Основан в 1912 годуприродаЕжемесячный
популярный
естественно¬
научный журнал
Академии наук
СССР3 19 6 *МартИпдительсiво
<На у ка»
Москва
В НОМЕРЕ:Цитоэкология. В. Я. Александров2Что такое топология? Б. Н. Делоне, В. А. Ефремович18Злокачественный рост глазами биохимика. В. С. Шапот29Покорение энергии приливов. Л. Б. Бернштейн40Рожденные космическим взрывом. Г. Б. Жданов49Ультразвук исследует минералы. В. А. Токарев, А. В. Ященко56Направленные взрывы. Опыт Медео. А. Н. Ромашов61Тектоника глубин Земли. Ю. М. Шейнманн68НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯНейтронный резонанс в анализе. Е. М. Филиппов75Модель потока вулканической лавы. В. И. Лебединский76Загадка природы или тайна истории? Л. О. Карпачевский f*78Спущенные озера. Е. И. Селиванов81ОХРАНА ПРИРОДЫОсетр: настоящее и будущее. В. С. Малютин83Атлантический осетр. Р. С. Шавердашвили90ЭКСПЕДИЦИИ, ПУТЕШЕСТВИЯВ подземельях Туркмении. А. Д. Базыкин, Н. Н. Воронцов, Е. А. Ляпунова92ИСТОРИЯ НАУКИВасилий Павлович ВАСИЛЬЕВ. А. А. Крушинская97ЗАМЕТКИ, НАБЛЮДЕНИЯ (101)НОВОСТИ НАУКИ (102—114)КНИГИ (115—116)ПО СТРАНИЦАМ НАУЧНЫХ ЖУРНАЛОВ (117-118)
КАЛЕНДАРЬ ПРИРОДЫ (119—124)РЕДАКЦИОННАЯ ПОЧТА (125-126)В КОНЦЕ НОМЕРА (127—128)На первой странице обложки гравюраВ.	А. Фаворского «Пролетающие птицы»На второй странице обложки: зеленые плю¬
мажи селина украшают выжженные солнцем барханы
пустыни Кара-Кум в течение всего лета. К статьеВ.	Я. Александрова «Цитоэкология»
2 ЦитологияЦИТОЭКОЛОГИЯПрофессор В. Я. Александров'Деление естествознания на от¬
дельные науки отнюдь не соответ¬
ствует расчлененности самих явлений
в природе. Это — искусственный при¬
ем, необходимый для организации
познания природы человеком. Про¬
грессивное углубление нашей осве¬
домленности об окружающем мире
непрерывно заполняет бреши между
различными дисциплинами. Быстрое
стирание границ и взаимное проник¬
новение происходит и в биологиче¬
ских науках на современном этапе
их бурного развития.Среди биологических дисциплин
центральное положение занимает ци¬
тология, так как объект ее изучения—
клетка — составляет основу строения,
жизнедеятельности и развития всех
живых существ. Связи цитологии с
различными другими биологически¬
ми дисциплинами особенно богаты
и умножаются на наших глазах. В
сущности, любая биологическая про¬
блема для своего решения рано или
поздно должна потребовать и цито¬
логического подхода. Это, в частно¬
сти, относится и к ряду проблем,
исследуемых одной из важнейших от¬
раслей биологии — экологией.ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К СРЕДЕ
НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ОР¬
ГАНИЗАЦИЙ ЖИВЫХ СИСТЕМЭкология изучает взаимоотноше¬
ния организмов и их видовых сооб¬
ществ (биоценозы) с окружающей
средой. Основной раздел экологии —
исследование адаптации растений и
животных к условиям существования.
Адаптация организмов к факторам
окружающей среды охватывает все
стороны их строения и жизнедеятель¬
ности.При изучении разнообразных
жизненных явлений их нередко иссле¬
дуют на различных уровнях биологи¬
ческой организации: на молекуляр¬
ном, клеточном, организменном, со¬
циальном, популяционном, биоцено-
тическом и т. д. Адаптация организ¬
мов к факторам среды также может
осуществляться на различных уровнях
организации живого. Это можно ил¬
люстрировать на следующих приме¬
рах.От избытка солнечных лучей не¬
которые растения защищаются, скры¬
ваясь в тени растений другого вида.
Так поступают многие наши тенелю¬
бивые растения. Это приспособление
на биоценотическом уровне, ибо для
его осуществления требуются особи
разных видов. В южных краях встре¬
чаются растения, которые называются
компасными. У них пластинки листьев
ориентированы параллельно ходу сол¬
нечных лучей в полдень. Этим путем
также снижается количество избыточ¬
ного света и тепла, падающих на
поверхность листа. В данном случае
адаптивный эффект достигается уже
на органном уровне. Наконец, у
очень многих растений, в зависимо¬
сти от интенсивности света, переме¬
щаются хлоропласты, расположенные
в клетке паренхимы листа. При уме¬
ренном освещении хлоропласты рас¬
полагаются плашмя на наружной и
внутренней стенках клетки. При этом
они поглощают максимальное коли¬
чество света. Когда же яркость света
возрастает выше определенного пре¬
дела, хлоропласты начинают переме¬
щаться к боковым стенкам клегки,
ориентированным параллельно ходу
лучей, и становятся к свету',*ребром.
Их освещенная поверхность при этом
резко снижается. Такое приспособле¬ние осуществляется, следопатегьно,
на клеточном уровне организации.Подобные примеры можно при¬
вести и из жизни животных. В пче¬
лином улье пчелы начинают бороть¬
ся с перегревом путем коллективных
действий. Пчелы-сборщицы герес.а-
ют собирать пыльцу и нектар и вме¬
сто этого начинают доставлять в улей
воду. Другие пчелы, работающие в
улье, принимают у них воду и раз¬
мазывают ее по сотам, в которых
развивается молодь, особенно чув¬
ствительная к перегреву. Пчелы-ма-
хальщики, стоя на месте и быстро
работая крыльями, создают ток воз¬
духа и тем самым ускоряют испаре¬
ние воды, снижающее температуру.
Когда угроза перегрева минует, пче¬
лы в улье перестают брать воду от
сборщиц, и последние возвращаются
к своим прямым обязанностям. Здесь
мы наблюдаем удивительное приспо¬
собление, при котором адаптивным
эффект реализуется на социальном
уровне.Изолированные действия отдель¬
ных организмов приспособительного
результата не достигают — они лишь
участвуют в его формировании. У че¬
ловека и у многих животных, имею¬
щих потовые железы, для борьбы <г
перегревом используется тот же фи¬
зический принцип: охлаждение по¬
средством испарения. В этом случае
коллективные усилия не требуются —
каждый потеет в одиночку. Здес»
приспособительный эффект достига¬
ется на организменном уровне. Если
же высокая температура среды вы¬
зывает реактивное повышение тепло¬
устойчивости самих тканевых клеток,
то такой процесс мы должны рас¬
сматривать как приспособление на
клеточном уровне организации жи¬
вого.
Цитология 8ЦИТОЭКОЛОГИЯ ИЗУЧАЕТ
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К СРЕДЕ
НА КЛЕТОЧНОМ И МОЛЕКУ¬
ЛЯРНОМ УРОВНЯХПриведенные примеры показыва¬
ют круг экологических вопросов, в
решении которых цитологи должны
сыграть особенно важную роль. Это
прежде всего такие адаптивные ме¬
ханизмы, с помощью которых дости¬
гается приспособление к факторам
среды на клеточном или молекуляр¬
ном уровне организации живого. Ци¬
тология уже давно участвует в реше¬
нии экологических задач. Так, еще
ученым прошлого века стало ясно,
что повышение морозоустойчивости
зимующих растений, наступающее
осенью, в значительной мере связа¬
но с увеличением холодоустойчиво¬
сти самих тканевых клеток. Тем са¬
мым морозоустойчивость растений
стала одновременно экологической и
цитологической проблемой. В даль¬
нейшем взаимодействие раститель¬
ных организмов с другими фактора¬
ми среды (высокая температура,влажность, свет, химический состав
t .почвы и т, д.) также стало предме¬
том вмешательства цитологов. Зна¬
чительно позднее цитология нашла
применение в решении вопросов
зоологической экологии.Современная цитология настоль¬
ко тесно связана с биохимией, что
границу между этими науками про¬
вести крайне трудно. Поэтому цито¬
логия, вторгаясь в предела! какой-ли¬
бо биологической дисциплины, неиз¬
бежно привносит с собой не только
клеточный, но и молекулярный под¬
ход к решению стоящих перед ней
задач. Это в полной мере относится
и к экологии. В настоящее время в
ряде лабораторий, как в нашей стра¬
не, так и за рубежом, ведутсч разно¬
образные исследования по изучению
влияния факторов среды на клетку
и выяснению роли клеток и макромо¬
лекул в приспособлении животных и
растител!*ных организмов к этим
факторам. Первоначально цитология
и экология соприкасались лишь в не¬
многих вопросах. В дальнейшем их
контакты слились в широкий фронт
работ, и мы уже можем говорить о
наличии особой отрасли цитологии
(или экологии) — цитоэкологии. Этообстоятельство было подчеркнуто на
первом международном симпозиуме
по цитоэкологии, который состоялся
в июне 1963 г. в Ленинграде.тПРИСПОСОБЛЕНИЯ БЫВАЮТ
НЕ ТОЛЬКО ВРОЖДЕННЫМИПри изучении приспособлений ор¬
ганизмов к факторам среды прихо¬
дится иметь дело с двумя существен¬
но различными группами явлений: с
фенотипическими и генотипическими
приспособлениями. В приведенных
выше примерах (перемещение хло¬
ропластов, поведение пчел, усиление
деятельности потовых желез при на¬
греве) приспособительный акт осуще¬
ствляется в течение индивидуальной
жизни организмов в связи с насту¬
пившими изменениями интенсивности
фактора среды — света, температу¬
ры. Такие приспособления называют¬
ся фенотипическими.От них следует отличать врожден¬
ные приспособления, которые появ¬
ляются в процессе индивидуального
развития организма независимо от
наличия или отсутствия обстановки,
при которой они могут быть полезны¬
ми. Эти приспособления наследствен¬
но закреплены и поэтому называются
генотипическими.Внешне сходные приспособления
у одних организмов могут быть реак¬
тивными — фенотипическими, у дру¬
гих постоянными — генотипическими.
Так, например, камбала приобретает
покровительственную окраску тела а
соответствии с характером грунта, на
котором она в данный момент нахо¬
дится. На белом грунте она имеет
равномерную светлую окраску; пере¬
плыв на участок дна, сложенный из
мозаики светлой и темной гальки,
камбала меняет окраску тела, ста¬
новится пятнистой и вновь незамет¬
ной. Изменение окраски представля¬
ет собой сложный рефлекторный акт,
который начинается со зрительного
восприятия рыбой дна и заканчива¬
ется перераспределением окрашен¬
ных зерен в пигментных клетках ко¬
жи. Ослепленные камбалы к этому
неспособны.В отличие от этого, фенотипиче¬
ского, приспособления, у других ви¬
дов животных покровительственная
окраска носит генотипический харак-Владимир Яковлевич Александров—	заведующий Лабораторией цито¬
физиологии и цитоэкологии Ботани¬
ческого института АН СССР, профес¬
сор кафедры цитологии и гистоло¬
гии МГУ им. М. В. Ломоносова.
Проф. В. Я. Александров — автор
более ста научных трудов, важней¬
шие из которых посвящены дена-
турациопной теории повреждения и
раздражения клеток, теории паране¬
кроза (они изложены, автором сов¬
местно со своим учителем Д. Н. На¬
соновым в монографии «Реакция
живого вещества на внешние воз¬
действия», 1940 г., которая удостоена
Государственной премии).
4 Цитологиятер. Она постоянна и от цвета окру¬
жающей среды не зависит. Особи та¬
ких видов незаметны только на опре¬
деленном фоне, на котором они и
предпочитают держаться.В настоящей статье для ознаком¬
ления с задачами, методами и раз¬
мышлениями цитолога я приведу по
одному примеру из области цитоло¬
гического анализа генотипических и
фенотипических приспособлений ор¬
ганизмов к температуре среды оби¬
тания.ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ КЛЕТОК
СООТВЕТСТВУЕТ ТЕПЛОЛЮБИ-
ВОСТИ ВИДА, ПОТОМУ ЧТО ...С середины 20-х годов начали
появляться разрозненные сообщенияо	наличии соответствия между тепло¬
устойчивостью клеток и теплолюби-
востью организмов. Большая и мёнь-
шая теплолюбивость характеризуется
рядом показателей: ареалом вида,
выбором «экологической ниши» (од¬
ни виды предпочитают открытые, ин¬
тенсивно прогреваемые места, дру¬
гие — ютятся в тени), сезоном актив¬
ного периода жизни и т. д. У подвиж¬
ных организмов можно эксперимен¬
тально определить предпочитаемую
ими температуру, если поместить их
в трубу, вдоль которой создан темпе¬
ратурный градиент путем нагрева од¬
ного конца и охлаждения другого.
Особи близких видов, но отличаю¬
щихся по теплолюбивости, займут в
ней разные места. В 1952 г. мною
специально был поставлен вопрос о
связи между теплолюбивостью вида и
теплоустойчивостью клеток. С сере¬
дины 50-х годов подобные исследова¬
ния стали интенсивно проводиться на
животном и растительном материале
в ряде лабораторий как в нашей стра¬
не, так и за рубежом.Исследования — главным обра¬
зом Лаборатории цитофизиологии и
цитоэкологии Ботанического институ¬
та АН СССР (В. Я. Александров) и
Лаборатории сравнительной цитоло¬
гии Института цитологии АН СССР
(Б. П. Ушаков) — показали, что при
сравнении теплоустойчивости самых
разнообразных клеток у особей близ¬
кородственных видов, отличающихся
по теплолюбивости, в подавляющембольшинстве случаев обнаруживается
хорошее соответствие между тепло¬
любивостью вида и уровнем устойчи¬
вости его клеток к кратковременным
интенсивным нагревам. Так, напри¬
мер, у более теплолюбивой южной
озерной лягушки, по сравнению с се¬
верной травяной лягушкой, клетки
мерцательного эпителия спинномоз¬
говых ганглиев, эпителия роговицы,
хряща, эритроциты, сперматозоиды,
яйцевые клетки, волокна скелетных и
сердечных мышц оказались тепло¬
устойчивее на 3—4°. Подобное соот¬
ветствие установлено на нескольких
сотнях видов, принадлежащих
почти ко всем типам животного
царства.Эта закономерность отмечена и
в растительном мире. Ее можно про¬
иллюстрировать следующим приме¬
ром. На берегу Белого моря в непо¬
средственном соседстве обитают че¬
тыре вида морских водорослей рода
Fucus. Экологические ниши этих видов
расположены на различных уровнях:
чем теплолюбивее вид, тем более
поверхностный горизонт он заселяет.
В такой же последовательности рас¬
полагаются эти четыре вида и по теп¬
лоустойчивости клеток..... ПОТОМУ ЧТО ТЕМПЕРАТУР¬
НЫМ УСЛОВИЯМ СУЩЕСТВО¬
ВАНИЯ ВИДА СООТВЕТСТВУЕТ
ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ БЕЛКОВСледующим шагом вперед в изу¬
чении обнаруженной закономерности
было установление того, что разли¬
чия в теплоустойчивости клеток — это
следствие соответствующих различий
в теплоустойчивости протоплазмати-
ческих белков. Если извлечь одно¬
именные белки из особей близко-
родственных видов, отличающихся по
теплолюбивости, то, как правило, бел¬
ки, взятые от более теплолюбивой
формы, оказываются более устойчи¬
выми к денатурирующему (повреж¬
дающему) действию нагрева. Напри¬
мер, у южной озерной лягушки, по
сравнению с более северной травя¬
ной, оказались термостабильнее
следующие белки: миозин, актин, ак-
томиозин, альдолаза, ацеТилхолин-
эстераза, щелочная фосфатаза, сук-
цинатдегидрогеназа, аденилаткиназа,
гемоглобин, коллаген. Более южныйтемперамент озерной лягушки нахо¬
дит свое отражение в свойствах, по-
видимому, всех белков ее тела.Такие же факты получены на
представителях разных групп живот*
ного мира. Меньше подобных данных
получено на растениях, что обуслов¬
лено трудностью извлечения белков
из растительных клеток в неизменном
состоянии. В литературе имеется ряд
работ, демонстрирующих большую
теплоустойчивость белков термофиль¬
ных бактерий, низкую — криофильных
(холодолюбивых) и промежуточную—
мезофилов, живущих при средних
температурах среды.Таким образом, нужно признать
существование в живой природе об¬
щей закономерности: соответствия
теплоустойчивости белков темпера-
ратурным условиям существования
вида. Важной чертой этого соответ¬
ствия является высокая степень по¬
стоянства уровня устойчивости бел¬
ков и клеток каждого данного вида
к краткосрочным интенсивным нагре¬
вам. Так, например, в районе Москвы
сходятся северная часть ареала озер¬
ной лягушки и южная граница распро¬
странения травяной. Эти лягушки
здесь мирно сосуществуют. Для оста¬
новки движения ресничек в мерца¬
тельном эпителии, выстилающем нёбо
озерной лягушки, при 5-минутном наг¬
реве требуется температура 44,6°. И
это — независимо от того, поймана ли
озерная лягушка в окрестностях Моск¬
вы или около Нальчика, где лягушки
обитают при значительно более вы¬
сокой температуре. С другой сторо¬
ны, реснички травяной лягушки оста¬
навливаются при нагреве до 41,5° и
у жительницы Московской области и
у представительницы того же вида,
пойманной у берегов Баренцева
моря.Сходное мы наблюдаем и у ра¬
стений: клетки эпидермиса листа шел¬
ковицы Morus alba, растущей в Ленин¬
градском ботаническом саду, не от¬
личаются по уровню теплоустойчиво¬
сти от клеток того же вида деревьев,
растущих в Ашхабаде. Получено мно¬
го фактов, говорящих о том, что уро¬
вень устойчивости клеток и белков —
весьма консервативный признак вида
(о некоторых отступлениях от этого
правила будет сказано ниже).
Клетка паренхимы зеленого листа: А — на слабом свету хлоропласты занимают эпистрофное положение. При этом
они поглощают максимальное количество света; Б —когда освещение становится избыточным, хлоропласты перехо¬
дят в парастрофное положение. При этом большая часть лучей проходит мимо них
в ЦитологияА ЧТО В ЭТОМ УДИВИТЕЛЬ¬
НОГО!Теперь возникает важный, но
трудный вопрос: в чем заключается
биологический смысл того, что s про¬
цессе эволюции уровень теплоустой¬
чивости белков приводится в соответ¬
ствие с усредненной температурой
среды существования вида? Какова
причина большого постоянства этого
показателя?Ответ, казалось бы, ясен: естест¬
венно считать, что виды, живущие при
более высокой температуре, должны
иметь более теплоустойчивые белки,
чтобы избежать их тепловой денату¬
рации и связанных с нею гибельных
последствий.В некоторых случаях такое объяс¬
нение представляется вполне правдо¬
подобным. Так, на барханах Караку¬
мов а течение всего лета вегетирует
злак селин (Aristida karelini). Он стой¬
ко выдерживает зной до 42—46°. Со¬
вершенно очевидно, что селин не мог
бы существовать в подобных услови¬
ях, если бы его белки обладали такой
же жароустойчивостью, как у поляр¬
ного злака мятлика альпийского.
У клеток последнего температура 42°
уже через 10 минут останавливает
движение протоплазмы из-за
тепловой денатурации клеточных
белков.У моллюска гребешка (Pecten is-
landicus), обитающего на дне Барен¬
цева моря при температуре около 2°,
нагрев при 30° через 5 минут оста¬
навливает работу ресничек мерца¬
тельного эпителия. Если бы подобной
теплоустойчивостью обладали белки
сухопутного моллюскэ(НеМх lucorum),
то он, живя на Кавказе, не мог бы
выносить 40-градусную жару. Подоб-. _	„	ные примеры можно сколько угодноА. Период вегетации у белоцветника летнего начинается и заканчивается значи¬
тельно позже, чем у белоцветника весеннего. Б. Теплоустойчивость фермента умножить,
уреазы у белоцветника летнего больше, чем у белоцветника весеннего. На аб¬
сциссе — температура прогрева фермента. На ординате — степень подавления
активности фермента (по Н. Л. Фельдману, И, Е. Ка.ченцевой, 1967)ЭТО ПРОСТО ЛИШЬ НА ПЕР¬
ВЫЙ ВЗГЛЯДОбнаруженное в экспериментах
соответствие между теплоустойчиво¬
стью белков и температурой сущест-белоцветник весеннийлетнии" 1 §	и —		т—март апрель май июнь%1008060.о©©Q.40ооXшX1-Xя20весеннийбелоцветниклетний50	60	70	80теплоустойчивость уреазы
Цитология ^ЛRнсн)соонвалинфенилаланинВалив и фенилаланин — две аминокислоты из двадцати встречающихся в белках. Пептидная связь между ними уста¬
навливается за счет соединения карбоксильной группа (о) одной аминокислоты с аминной группой (б) другой; привования вида оказалось, однако, не¬
возможно объяснить необходимостью
регулировать в процессе видообразо¬
вания непосредственно сам уровень
теплоустойчивости белковых молекул
как таковой. Целый ряд соображе¬
ний заставляет воздержаться от при¬
дания приспособительного, адаптив¬
ного значения самому уровню устой¬
чивости тканевых белков к кратко¬
срочным интенсивным нагревам. Лю¬
бой адаптивный признак — организ-
менный, клеточный или молекуляр¬
ный— возникает и развивается в про¬
цессе биологической эволюции как
результат наследственной изменчиво¬
сти и естественного отбора. Точкой
приложения отбора являются, одна¬
ко, не клетки и не молекулы, а ор¬
ганизмы. В них бракуется с большей
или меньшей непреклонностью все,
что мешает процветанию данного ви-этом отделяется молекула воды
да. Обычно, но не всегда, это тре¬
бование совпадает с процветанием
особей вида.В отношении температуры среды
отбор прежде всего должен обеспе¬
чить теплоустойчивость организмов,
достаточную для их существования в
данных температурных условиях.
Если бы уровень теплоустойчивости
организма определялся уровнем теп¬
лоустойчивости всех входящих а его
состав белков, то, естественно, в
процессе эволюции в соответствии
с температурой существования од¬
новременно приводились бы и устой¬
чивость организма и устойчивость его
белков. Тогда обнаружение соответ¬
ственного отличия в теплоустойчиво¬
сти различных белков у близкород¬
ственных видов, живущих в разных
температурных условиях, было бы
вполне понятным. Но все дело в том,что многие белки, уровень устойчи¬
вости которых точно подогнан к тем¬
пературе обитания, заведомо не уча¬
ствуют в определении уровня тепло¬
устойчивости самого организма.Действительно, озерные лягушки
при нагреве в 35° через полчаса
впадают в тепловой паралич. У более
северной травяной лягушки паралич
наступает уже при 30°. Максимальная
температура, годная для жизни, дол¬
жна быть еще ниже. Следовательно,
если способность лягушек жить при
данных температурных условиях и
определяется белками, то это долж¬
ны быть белки очень термолабиль¬
ные, повреждающиеся уже при тем¬
пературе около 30°.Проколлаген, извлеченный из ко¬
жи озерной лягушки, денатурируется
при 32°, а у травяной при 25°. Эти
различия в устойчивости белков двух
8 ЦитологияR, Н О R, Н О, С N 6 С N <fc\/Й\ \н/ /Й\ W \
N С t N С С
Н 6 6, н О R.Пептидная связьПервичная структура белковой молекулы_ (часть полипептидной цепочки). Ль R?, Яз, Ri — «хвосты» молекулразличных аминокислотвидов лягушек, казалось бы, хорошо
вяжутся с различием в их условиях
обитания, в их экологии. Однако из¬
вестны и такие факты: у озерной ля¬
гушки 50-процентная денатурация ге¬
моглобина при 30-минутном нагреве
наступает при 64°, у травяной при
60°. Аденилаткиназа у озерной дена¬
турируется при 76°, а у травяной при
66°. Само существование у лягушёк
столь теплоустойчивых белков может
и не вызывать удивления.Однако совершенно непонятно,
почему и у таких жаростойких бел¬
ков видовая разница в теплоустойчи¬
вости полностью соответствует раз¬
личию а теплолюбивости видов. Ведь
уровень теплоустойчивости самих ля¬
гушек не может обусловливаться
уровнем устойчивости этих весьма
жаростойких белков. Почему же и
они отражают разницу в температуре
существования двух видов не менее
(даже более) отчетливо, чем очень
чувствительные к нагреву термола¬
бильные белки?Такой же недоуменный вопрос
возникает при ближайшем знакомст¬
ве с причинами, определяющими тем¬
пературный максимум жизни различ¬
ных животных и растений. Так, ги¬
бель рыб при повышении температу¬
ры воды может наступить вообще не
в результате тепловой смерти, а отдругих причин, например — от недо¬
статка кислорода в теплой воде. Вме¬
сте с тем у близкородственных видов
рыб, отличающихся по выносливости
к нагреву, обнаруживаются различия
в теплоустойчивости белков, которые
денатурируются нагревом при темпе¬
ратурах, на несколько десятков гра¬
дусов превышающих те температу¬
ры, которые приемлемы для жизни
самих рыб.Опыты на микроорганизмах и
на высших растениях показали, что
при продолжительном действии от¬
носительно невысокой, но превышаю¬
щей оптимум температуры жизнь ор¬
ганизма может лимитироваться одной
или немногими особо чувствительны¬
ми к нагреву метаболическими реак¬
циями. Так, например, растение Ага-
bidopsis погибает в интервале между
26—30° из-за утраты способности вы¬
рабатывать важный витамин — био¬
тин. Если растению дать биотин, то
оно сможет выдержать и более вы¬
сокую температуру.Таким образом, под контролем
естественного отбора в связи с тем¬
пературой среды должны быть наи¬
более чувствительными к нагреву ве¬
щества и реакции, которые опреде¬
ляют верхнюю температурную гра¬
ницу жизни организмов. Эти термо¬
лабильные вещества и процессы дол¬жны заслонить собой от действия от¬
бора уровень теплоустойчивости тех
белков, которые функционируют с
большим запасом жаростойкости. Ка¬
ким же путем и у этих белков на
уровень теплоустойчивости влияют
температурные условия существова¬
ния вида?Чтобы ответить на этот трудный
вопрос, нужно предположить следую¬
щее: биологический, адаптивный
смысл имеет не сам уровень устой¬
чивости белка к интенсивным нагре¬
вам, а какие-то количественно сопря¬
женные с ним свойства, которые
крайне существенны для полноцен¬
ной работы белка при температурах,
нормальных для жизни вида. Далее
нужно допустить, что эти гипотетиче¬
ские свойства, находясь под бдитель¬
ным контролем естественного отбора,
в ходе эволюции сдвигаются в ту или
иную сторону, в зависимости от тем¬
пературных условий существования
вида. Сдвиги эти улавливаются нами
по сопряженной с ними величине —
уровню устойчивости к нагреву бел¬
ков и тех клеток, в состав которых
они входят. Таким образом, весь во¬
прос сводится к отысканию этих жиз¬
ненно важных свойств белковых мо¬
лекул, которые количественно сопря¬
жены с их устойчивостью к тепловой
денатурации.
ЧТОБЫ ЭТО СООТВЕТСТВИЕ
ОБЪЯСНИТЬ, В БИОХИМИИ
ДОЛЖНЫ БЫЛИ ПРОИЗОЙТИ
РЕВОЛЮЦИОННЫЕ СОБЫТИЯДо настоящего времени биохи¬
мия основное внимание сосредоточи¬
вала на превращениях вещества в
клетке, которые можно описать хи¬
мическими формулами. Они показы¬
вают, какие изменения в атомном со¬
ставе претерпевают молекулы,
участвующие в биохимических
реакциях.В настоящее время становится
все более и более очевидным, что
кроме присоединения, отщепления
или перемещения атомов, с крупны¬
ми молекулами биополимеров про¬
исходят и иные удивительные превра¬
щения, играющие выдающуюся роль
в клеточном метаболизме. Это пре¬
жде всего относится к белкам и ну¬
клеиновым кислотам. Оказалось, что
для осуществления биохимических
функций в макромолекулах белка или
нуклеиновых кислотах определенным
образом должно изменяться прост¬
ранственное взаиморасположение ча¬
стей. Эти так называемые конформа-
ционные изменения могут не сопро¬
вождаться изменением атомного со¬
става макромолекул. Их нельзя вы¬
разить химической формулой. На
примере белков рассмотрим, в
чем сущность конформационных
изменений и каково их биохимиче¬
ское значение.НО ПРЕЖДЕ ПОЗНАКОМИМСЯ
СО СТРОЕНИЕМ БЕЛКОВОЙ
МОЛЕКУЛЫКак известно, основу строения
белковых молекул образуют цепи,
составленные из различных аминоки-Вторичная структура белковой мо¬
лекулы. Так построены участки по-
липептиднЪй цепи, свернутые в а-
спираль Полинга-Кори. Маленькие
кружочки без букв — атомы водоро¬
да. Пунктир — водородные связи.
Двойные палочки — прочные кова¬
лентные связи
10 ЦитологияТретичная структура молекулы миоглобина, Полипептидная цепь, на 75% уложенная в я-
мгираль, свернута в странную фигуру. Функциональный смысл такой упаковки пока не ясенслотных остатков, скрепленных проч¬
ными ковалентными пептидными свя¬
зями. Каждый вид белка состоит из
одной или нескольких полипептидных
цепей со строго определенным чис¬
лом аминокислот, расположенных в
строго определенной последователь¬
ности. Аминокислотная последова¬
тельность полипептидной цепи носит
название первичной структуры белка.
Это — основа, костяк белковой ма¬
кромолекулы.У многих глобулярных белков по¬липептидная цепь на большем или
меньшем протяжении свернута в осо¬
бую спиральную структуру. Она на¬
зывается а-спиралью, или спиралью
Полинга-Корм, В белках рибонуклеазе,
например, полипептидная цепь спира-
лизована на 57%. В состоянии спира¬
ли полипептидная цепь удерживается
благодаря тому, что между кислоро¬
дом одной пептидной группы и водо¬
родом при атоме азота другой, чет¬
вертой от нее по счету пептидном
группы устанавливается связь. Эта во¬дородная связь гораздо менее проч¬
на, чем ковалентная пептидная связь,
сшивающая между собой аминокис¬
лоты. Такая а-спиральная укладка по¬
липептидной цепи называется вторич¬
ной структурой белковой макромоле¬
кулы.Этим, однако, дело не ограничи¬
вается. В каждом глобулярном белке
полипептидная цепь (содержащая или
не содержащая спиральные участки)
имеет определенную пространствен¬
ную укладку, часто довольно причуд¬
Цитология It.Схема молекулы гемоглобина крови. Молекула обладает четвертичной струк¬
турой, так как состоит из четырех субъединиц: двух полипептидных а-цепей
(светлые) и двух отличающихся от них [i-цепей (заштрихованные). Диски —
участки цепей, содержащие атом железа, связывающийся с кислородомливой формы. Этот элемент в по¬
строении белковой макромолекулы
«азывается третичной структурой.
Третичная структура поддерживается
различными силами: водородными
связями; взаимодействиями гидро¬
фобных незаряженных участков, мо¬
лекулы которых, стремясь уменьшить
свой контакт с окружающими моле¬
кулами воды, стараются сблизиться
друг с другом; взаимодействиями за¬
ряженных частей молекулы (одно¬
именные заряженные участки оттал¬
киваются, разноименные — притяги¬
ваются друг к другу); у многих бел¬
ков третичная структура укрепляется
серными мостиками S-S (дисульфид-
ные связи). В молекуле рибонуклеазы,
например, имеются 4 дисульфидные
сшивки, укрепляющие присущую ей
укладку полипептидной цепи.Наконец, если белок состоит не из
одной, а из двух или нескольких по¬
липептидных цепей, то эти цепи мо¬
гут соединяться друг с другом таки¬
ми же связями, которые поддержива¬
ют третичную структуру в пределах
одиночной цепи. Такое сочленение
нескольких полипептидных цепей
(одинаковых или разных) в крупную
комплексную молекулу называется ее
четвертичной структурой. Так, каждая
молекула гемоглобина крови челове¬
ка содержит по 4 полипептидных це¬
пи двух сортов. Близкий к гемоглоби¬
ну белок — мышечный миоглобин —
лишен четвертичной структуры, его
молекулы состоят лишь из одной
полипептидной цепи.Важно отметить, что связи, под¬
держивающие вторичную, третичную
и четвертичную структуры, гораздо
менее прочны, чем пептидные связи,
образующие первичную структуру
белковой молекулы. Поэтому различ¬
ные воздействия могут легко нару¬
шать связи, крепящие вторичную, тре¬
тичную и четвертичную структуры, и
приводить к установлению новых свя¬
зей. В результате пространственное
взаиморасположение частей белковой
молекулы 'изменяется, т. е. изменяет¬
ся ее конформация. При более рез¬
ких воздействиях может произойти
полное разрушение структур высшего
порядка при сохранении первичной
структуры — без разрыва полипептид¬
ной цепи. Тогда белковая молекула
превращается в беспорядочный клу¬бок, образованный ее полипептидной
цепью. Этот процесс называется де¬
натурацией белка. Он сопровождает¬
ся резким изменением химических и
физических свойств белковой моле¬
кулы и утратой присущих ей специфи¬
ческих функций. Денатурация белка—
крайний случай конформационного
изменения белковой молекулы.ВЫПОЛНЯЯ СВОЮ РАБОТУ,
МАКРОМОЛЕКУЛЫ БЕЛКА ВЫ¬
НУЖДЕНЫ ИЗВИВАТЬСЯКакие же биохимические процес¬
сы требуют изменения конформации
белковых молекул? Большинство бел¬
ков клетки — это ферменты. Их рабо¬
та состоит в том, что они, взаимодей¬
ствуя с другим веществом — суб¬
стратом, чрезвычайно ускоряют, ка¬
тализируют определенное химическое
превращение этого вещества. Послед¬
нее может состоять в разрыве какой-
нибудь химической связи в молекулесубстрата, в присоединении к ней ка¬
кой-либо атомной группировки и т. д.Данный фермент обычно специ¬
фически взаимодействует лишь с од¬
ним определенным субстратом. На¬
пример, фумараза катализирует ре¬
акцию присоединения воды именно
к фумаровой кислоте, но не к дру¬
гим молекулам. Фермент, как прави¬
ло, представляет собой крупную бел¬
ковую молекулу. Молекула же суб¬
страта сплошь и рядом бывает неиз¬
меримо меньше его. Ввиду этого в
молекуле фермент взаимодействует с
субстратом и оказывает на него ката¬
литическое действие лишь небольшая
ее часть, называемая активным цент¬
ром фермента.Между расположением атомов в
активном центре и атомной структу¬
рой субстрата должно быть опреде¬
ленное соответствие. В 1894 г. Э. Фи¬
шером была создана теория «ключа
и замка». Она объясняла специфич¬
ность фермента по отношению к
определенному субстрату тем, что в
12 Цитологиямолекуле фермента предсуществует
активный центр, имеющий простран¬
ственную структуру, дополнительную,
комплементарную к молекулярной
структуре субстрата. Эта теория в те¬
чение полувека была общепризнан¬
ной. Однако к середине 50-х годов
накопилось много данных, которые
невозможно объяснить теорией Фи¬
шера.На смену ей пришла теория
Д. Кошланда, получившая широкое
признание. Согласно этой теории
пространственное соответствие струк¬
туры активного центра фермента
субстрату, необходимое для катали¬
за, не предсуществует, а создается
лишь в процессе взаимодействия
фермента с субстратом. Это взаимо¬
действие вызывает конформационные«менения в молекуле фермента, в
эультате которых соответствующим
образом перемещаются и выстраива¬
ются участвующие в катализе атом¬
ные группы, которые до этого могли
находиться в молекуле фермента назначительном отдалении друг от дру¬
га. Скорость действия фермента мо¬
жет лимитироваться способностью мо¬
лекулы фермента произвести нужное
конформационное изменение, т. е. ее
гибкостью. Различные воздействия,
влияя на конформацию фермента,
могут снижать или повышать его ка¬
талитическую активность. Таким обра¬
зом, конформационная подвижность,
или гибкость молекулы фермента ста¬
новится важнейшей ее характеристи¬
кой.Конформационные изменения
фермента совершаются не только при
формировании активного центра.
В белковой молекуле многих фер¬
ментов, кроме активного центра, име¬
ется еще один или несколько цент¬
ров, расположенных в другой ее ча¬
сти. Это так называемые аллостери-
ческие центры. Они выполняют важ¬
нейшую функцию приема команд, ре¬
гулирующих работу фермента. Фер¬
мент треониндезаминаза, например,
катализирует первую из ряда реак¬ций, в результате которых в качество
конечного продукта образуется ами¬
нокислота изолейцин. Если концент¬
рация изолейцина в клетке достаточ¬
но высока, то он начинает воздейст¬
вовать на аллостерический центр
треониндезаминазы и в результате
этого каталитическая деятельность
фермента прекращается. Тем самым
предотвращается дальнейшая, уже
ненужная теперь, продукция изолей¬
цина.Торможение деятельности фер¬
мента наступает благодаря тому, что
связь аллостерического центра с изо-
лейцином рызывает такое изменение
конформации молекулы фермента,
что в результате она оказывается не¬
способной формировать активный
центр, необходимый для катализа.
В других случаях регулирующее ве¬
щество передает через аллостериче¬
ский центр команду активировать ра¬
боту фермента, которая также дово¬
дится до сведения активного центра
путем конформационного изменения
молекулы фермента.В основе всех видов движения
клеток и внутриклеточных структур
лежат так называемые механохимиче-
ские процессы, осуществляющиеся за
счет энергии, освобождающейся при
биохимических реакциях. Их сущность
состоит опять-таки в изменениях кон¬
формации сократительных белков.ГИБКОСТЬ БЕЛКОВОЙ МОЛЕ¬
КУЛЫ — ОЧЕНЬ ВАЖНОЕ ЕЕ
СВОЙСТВОЕсли учесть, что почти все хими¬
ческие реакции в клетке катализиру¬
ются управляемыми ферментами и
что движение — один из главных
атрибутов живой протоплазмы, то ста¬
нет ясным выдающееся значение кон-
формационных изменений белковых
молекул в жизни клетки. Биохимиче¬
ская деятельность белковых молекуч
слагается не только из химических
превращений, связанных с изменени¬
ем атомного состава, но и из непре¬
рывного пространственного переме¬
щения ее полипептидных цепей. Мо¬
жет быть, эти движения следует рас¬
сматривать как молекулярный прооб¬
раз поведения.Так именно Д. Кошлапд иллюстрирует свою теорию. А — активный-центр фер¬
мента и субстрат до взаимодействия. Отдельные атомные группировки (А, В, С),
участвующие в катализе, далеко отстоят друг от друга. Б — в результате приб¬
лижения субстрата конформация фермента изменилась, каталитические группы
сблизились и заняли положение, нужное для реакции с субстратомсубстрат
Цитология laВ связи со сказанным очевидна
роль уровня гибкости белковых мо¬
лекул и их частей. Уровень гибкости
белковых молекул должен удовлетво¬
рять двум условиям. С одной сторо¬
ны, гибкость должна быть достаточно
велика, чтобы молекула могла про¬
делать необходимые конформацион-
ные изменения. С другой стороны,
для того чтобы нужная конформация
могла удержаться в течение соответ¬
ствующего еремени, гибкость моле¬
кулы не должна быть избыточной.
Гибкость молекулы белка определя¬
ется прежде всего ее первичной
структурой: ассортиментом и после¬
довательностью расположения амино¬
кислотных остатков в полипептидной
цепи. Первичная структура белка
предопределяется наследственным
кодом ДНК.ОКАЗАЛОСЬ, ЧТО ДЕЛО В ГИБ¬
КОСТИ БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛ,
А НЕ В ИХ ЖАРОСТОЙКОСТИПри повышении температуры
•среды конформационная гибкость
данной полипептидной цепи увели¬
чивается, при снижении — уменьшает¬
ся. Если средняя температура среды
существования вида окажется подня¬
той выше определенного уровня в
течение длительного времени, то гиб¬
кость белковых макромолекул может
оказаться слишком большой. Если
сдвиг температуры произойдет в об¬
ратную сторону, то структура этих
молекул белка может оказаться слиш¬
ком жесткой. В обоих случаях усло¬
вия нормального биохимического
функционирования белка будут на¬
рушены.Для восстановления правильно¬
го соотношения между уровнем гиб¬
кости белковых молекул и усреднен¬
ной температурой среды существова¬
ния вида' естественный отбор на ос¬
нове индивидуальной изменчивости
будет сдвигать гибкость белка в пер¬
вом случае в сторону ее снижения,
во втором — в сторону ее повыше¬
ния. Это может осуществиться путем
отбора мутантов, у которых произо¬
шла такая замена аминокислот а по¬липептидной цепи, которая обеспе¬
чит сдвиг ее гибкости в нужную сто¬
рону. Другими словами, для предот¬
вращения гибели вида при измене¬
нии климата должна стать инрй пер¬
вичная структура белков организма,
что может произойти лишь в резуль¬
тате изменения генома. Это в сущ¬
ности будет означать рождение в
эволюции нового вида.Если преобразование вида проис¬
ходит в связи с потеплением, то сни¬
жение гибкости белковых молекул
будет достигаться за счет усиления
различных внутримолекулярных свя¬зей, крепящих его вторичную, тре¬
тичную и четвертичную структуры.
Есть данные, говорящие о том, что v
разных белков преимущественное
значение могут иметь при этом то
одни, то другие типы связей. Однако
чем бы ни было обеспечено сниже¬
ние гибкости, оно должно одновре¬
менно привести к повышению устой¬
чивости белка к денатурирующему
действию интенсивного нагрева. Это
неизбежно потому, что сущность теп¬
ловой денатурации состоит в разрыве
нагревом тех же внутримолекулярных
связей, которые поддерживают струк-Кривая показывает, как изменяется теплоустойчивость клеток листа традес¬
канции (Tradescantia fluminensis) в зависимости от предварительного со¬
держания его в течение 18 часов при различной температуре. Температу¬
ра содержания указана на абсциссе. На ординате показана температура,
останавливающая движение протоплазмы после 5-минутного прогрева. В ин¬
тервале 30—38° — зона закаляющих температур. При сокращении срока за¬
калки эта зона смещается в сторону более высокой температуры. Она за¬
висит и от вида растения
1* Цитологиятуры высшего порядка и придают мо¬
лекуле определенную жесткость.Противоположный процесс будет
происходить, если формирование но¬
вого вида обусловливается похолода¬
нием. В этом случае в процессе эво¬
люции должны выработаться белки
с большей конформационной по¬
движностью. Побочным следствием
такого процесса будет снижение теп¬
лоустойчивости белковых молекул в
результате ослабления внутримолеку¬
лярных связей.Таким образом, происходящее в
эволюции изменение степени гибко¬
сти белковых молекул мы можем
косвенно диагносцировать по вели¬
чине, количественно сопряженной с
гибкостью — по устойчивости белков
к тепловой денатурации. Сравнивая
одноименные белки у особей двух
близких видов, приспособившихся к
разным температурным условиям, мы
должны обнаружить разницу в их
теплоустойчивости независимо от то¬
го, возьмем ли мы для сравнения от¬
носительно термостабильные или тер¬
молабильные белки. Важно лишь то,
чтобы это были белки, у которых био¬
химическая деятельность связана с
конформационными изменениями их
макромолекул. А так как теплоустой¬
чивость клеток зависит от теплоустой¬
чивости протоплаэматических белков,
то мы, помимо того, у этих видов
обнаружим и разницу в устойчивости
клеток к нагреву.Предложенная гипотеза пока
удовлетворительно объясняет обна¬
руженную цитоэкологами закономер¬
ность: соответствие теплоустойчиво¬
сти клеток и белков температурным
условиям существования вида. Исхо¬
дя из нее, адаптивный, приспособи¬
тельный смысл следует придавать не
самому уровню теплоустойчивости
клеток и белков, а сопряженной с
этим величине — уровню конформа¬
ционной гибкости белковых молекул.
Так как гибкость определяется в ос¬
новном персичной структурой белка,
а последняя, в свою очередь, наслед¬
ственно обусловлена, то становится
понятной консервативность тепло¬
устойчивости и белков и клеток. Ис¬
ходя из «гипотезы гибкости», можно
объяснить еще ряд важных законо¬
мерностей, но это выходит за рамки
настоящей статьи.ЕСЛИ РАСТИТЕЛЬНЫМ КЛЕТ¬
КАМ СЛИШКОМ ЖАРКО,
ОНИ ПОВЫШАЮТ ЖАРОСТОЙ¬
КОСТЬ СВОИХ БЕЛКОВЫХ МО¬
ЛЕКУЛДо сих пор речь шла о приспо¬
соблении к температуре среды путем
выработки в процессе эволюции но¬
вого уровня конформационной гиб¬
кости белковых молекул в результате
изменения наследственной основы
организма, т. е. о генотипическом
приспособлении. Теперь остановимся
на примере участия цитологии в изу¬
чении фенотипического приспособле¬
ния к температурному фактору.
В этом случае, в отличие от геноти¬
пических адаптаций, мы имеем дело
с приспособительным актом, который
проявляется у организма лишь при
соответствующем изменении окру¬
жающей температуры. Здесь наслед¬
ственно предопределен не сам при¬
способительный акт, а способность
организма реагировать этим актом на
температурный сдвиг. Выше мы гово¬
рили о большой консервативности
уровня теплоустойчивости клеток и
приводили примеры независимости
этого уровня от температуры воспи¬
тания данного индивидуума. С другой
стороны, было обещано остано¬
виться на отступлениях от этого
правила.В нашей лаборатории были уста¬
новлены следующие факты. Если тра¬
десканцию длительно выращивать при
существенно различной температуре
(10°, 20° и 28°), то, как ни странно,
это никак не отразится на устойчи¬
вости клеток к краткосрочным интен¬
сивным нагревам. Такой же результат
получен и на ряде других растений,
как в эксперименте, так и при наблю¬
дениях в природе. В последнем слу¬
чае сравнивалась теплоустойчивость
клеток растений одного и того же
вида, произрастающих в местах с
различным климатом.Однако совершенно иной резуль¬
тат получается, если подействовать на
растение или на взятый от него лист
более высокой температурой, превы¬
шающей зону оптимальной темпера¬туры жизни данного вида. Листья тра¬
десканции в течение 18 часов со¬
держались в воде при различной тем¬
пературе в интервале между 0° и 38°.
Затем определялась температура,
останавливающая движение прото¬
плазмы в клетках эпидермиса при5-минутном нагреве. Это служило ме¬
рилом теплоустойчивости клеток. Как
и следовало ожидать, изменение тем¬
пературы от 0° до 28° не отражалось
на уровне теплоустойчивости; во всех
случаях остановка движения прото¬
плазмы происходила при температуре
около 44,5°.В результате пребывания листьев
при более высокой температуре теп¬
лоустойчивость клеток повышалась
и тем больше, чем выше была темпе¬
ратура среды. Максимум теплоустой¬
чивости был получен после выдержи¬
вания листьев при 38°. Воспользовать¬
ся более высокой температурой
нельзя, так как уже само пребывание
листьев при 39° сильно повреждает
клетки и останавливает движение про¬
топлазмы. Повышение теплоустойчи¬
вости растительных клеток в ответ
на действие супероптимальной темпе¬
ратуры мы назвали «тепловой закал¬
кой».Дальнейшее изучение тепловой
закалки дало такие результаты: теп¬
ловая закалка делает клетки более
стойкими к интенсивным краткосроч¬
ным нагревам, повреждающее дейст¬
вие которых обусловлено тепловой
денатурацией внутриклеточных бел¬
ков; она может быть получена на
клетках практически любого высшего
растения.При закалке повышается тепло¬
устойчивость любой жизненной функ¬
ции клетки (движения протоплазмы,
фотосинтеза, дыхания, избиратель¬
ной проницаемости протоплазмы, ро¬
ста и т. д.). Тепловая закалка повы¬
шает устойчивость клеток не только
к нагреву, но и к повреждающему
действию ряда агентов совершенно
иной природы. Закаленные клетки
становятся устойчивее к высокому
гидростатическому давлению, спирту,
эфиру, уксусной нислоте, хлористо¬
му кадмию и т. д.Состояние тепловой закалки об¬
ратимо, и через несколько дней по¬
сле закаливания уровень устойчивости
клеток к нагреву и другим повре-
Цитология ISтеплоустойчивость'уреазы листьев огурцов100%-0сосо(DQ.>».8060о -01	40I-*П520закаленныеконтрольные40'.. I6080Уреаза из листьев огурцов после 18-часовой закалки при 36° стала теплоус¬
тойчивее уреазы из контрольных неэакалявшихся листьев. На абсцис¬
се — температура 15-минутного нагрева раствора уреазы. На ординате —
процент активности уреазы, оставшейся после прогрева. За 100% принята
активность закаленной и контрольной уреазы до 15-минутного прогрева (поН. Л. Фельдману, 1964)ждающим агентам снижается до нор¬
мы. Время, необходимое для полу¬
чения закалки, зависит от темпера¬
туры, и при достаточно высокой
температуре эффект закалки мо¬
жет быть получен в течение одной
секунды.Полученные результаты дают воз¬
можность сделать следующие выво¬
ды: а — тепловая закалка приводит к
повышению прочности различных вну¬
тримолекулярных белков по отноше¬
нию к разнородным денатурирующим
воздействиям; б — повышение устой¬
чивости внутриклеточных белков при
закалке не может быть следствием
синтеза нозых белков.Действительно ли повышается
прочность макромолекул белка при
тепловой закалке? Ведь вывод «а»
сделан на основании косвенных дан¬
ных— по изменению устойчивости
живых клеток. Чтобы удостовериться
в этом факте более прямым путем,
в нашей лаборатории выделяли белки
из закаленных и незакаленных ли¬
стьев и определяли их устойчивость
к нагреву. Эти работы лишь начаты,
однако Via белках-ферментах уреазе и
кислой фосфатазе уже удалось обна¬
ружить большую стойкость к нагре¬
ву белков, взятых из закаленных ли¬
стьев. Эти факты ставят перед нами
важный вопрос: что же происходит
в клетке при закалке, в результате
чего существующие молекулы белка
повышают свою способность противо¬
стоять денатураторам, т. е. воздейст¬
виям, стремящимся разрушить
их вторичную, третичную и четвер¬
тичную структуры?По этому поводу пока что можно
высказать лишь более или менее
правдоподобные предположения. Од¬
но из них следующее. В биохимии
давно известны вещества, которые
повышают устойчивость белков к де¬
натурирующим воздействиям. К таким
антиденатураторам относятся сахара,
глицерин, некоторые аминокислоты,
ионы кальция и т. д. Можно допу¬
стить, что в растительных клетках со¬
держится какой-то антиденатуратор а
связанном, неактивном состоянии, а
при действии закаляющей температу¬
ры он переходит в свободную форму
и оказывает стабилизирующее дейст¬
вие на протоплазматические белки.
Впрочем, для расшифровки биохими¬ческого механизма закалки потребу¬
ется еще очень много усилий. Одна¬
ко это вопрос важный и затрата уси¬
лий для его решения оправдана.Тепловая закалка — отнюдь не ла¬
бораторный трюк: она имеет важное
биологическое значение. Исследова¬
ния, проведенные на растениях в
Средней Азии, показали, что у ряда
видов (селин, арундо, верблюжья ко¬лючка, метельник, хлопчатни:;, каталь-
па и др.) тепловая закалка наблюда¬
ется в природных условиях. Пока мак¬
симальная температура не превышает
30—35°, у большинства растений уро¬
вень теплоустойчивости клеток почти
не колеблется. В прохладные дни и
в более теплые — ранним утром и
днем — теплоустойчивость клеток
одинакова.
1в ЦитологияВ течение года устойчивость клеток листьев колосняка песчаного (Elymus arenarius) одинаково изменяется к хо¬
лоду,теплу и высокому гидростатическому давлению. Устойчивость минимальна летом и максимальна зимой в пе¬
риод Холодовой закалки растений. На абсциссе—месяцы года. На ординатах слева направо обозначены: температу¬
ра нагрева, давление в атмосферах и температура охлаждения, которые при 5-минутном воздействии подавляют
движение протоплазмы. 1 — устойчивость к холоду; 2 ■— к нагреву; 3 — к высокому гидростатическому давлениюИная картине наблюдается с на¬
ступлением летней жары, когда мак¬
симальная температура дня начинает
повышаться до 38—42° и более. В эти
периоды устойчивость клеток к нагре¬
ву нарастает и одновременно появля¬
ются суточные колебания теплоустой¬
чивости: после дневного зноя, в 4—6	часов дня, теплоустойчивость наибо¬
лее высокая. К утру, после прохлад¬
ной ночи, она оказывается сниженной.
Снижается она и в те летние дни, ко¬
гда жара временно спадает.Эти изменения уровня устойчиво¬
сти свидетельствуют о том, что теп¬ловая закалка в природе, как и в ла¬
бораторном эксперименте, обратима.
Тепловая закалка—это, несомненно,
фенотипический механизм адаптации
растений к жаре. Приспособитель¬
ный эффект достигается уже на кле¬
точном уровне. Вряд ли биохимиче¬
ский смысл тепловой закалки ограни¬
чивается повышением прочности бел¬
ковых молекул к нагреву. По-видимо-
му, основное значение и здесь имеет
снижение конформационкфй гибкости
молекул и приведение ее в соответ¬
ствие с повысившейся температурой
окружающей среды.Следует учитывать, что в распо¬
ряжении растений имеются и другие
средства борьбы с жарой, приобре¬
тающие адаптивный смысл не на кле¬
точном, а на более высоком уровне
организации живого. Один из таких
мощных фенотипических механиз¬
мов — транспирация, испарение вла¬
ги через просветы устьиц листа.
В жаркие дни транспирация может
снизить температуру листа по сравне¬
нию с температурой воздуха на 5—
10°. В этом процессе участвуют: кор¬
ни— всасывающие влагу из почвы,
проводящие сосуды — доставляющие
Цитология 17влагу в лист, и устьичный аппарат, ре¬
гулирующий интенсивность испаре¬
ния. Транспирацию, в отличие от теп¬
ловой закалки, следует рассматривать
как приспособление органиэменного,
а не клеточного уровня.Совершенно очевидно, что эколо¬
гическая проблема адаптации расте¬
ний к высокой температуре не мо¬
жет быть решена без учета и клеточ¬
ных приспособлений, т. е. без учас¬
тия цитоэколога.ДРУГИЕ ЗАБОТЫ ЦИТОЭКОЛО¬
ГИИМы рассмотрели лишь два участ¬
ка широкого фронта цитоэкологиче-
ских исследований и убедились в том,
что при анализе генотипических и фе¬
нотипических клеточных адаптаций
удается углубиться в сферу молеку¬
лярных механизмов, лежащих в их
основе. Возможно, что в дальнейшем
придется говорить не только о кле¬
точной, но и о молекулярной эко¬
логии.Приведенные примеры дают лишь
некоторое представление о стиле ра¬
бот цито^колога и о значении их для
понимания путей приспособления ор¬
ганизмов к факторам среды. Не имея
возможности в пределах статьи обсу¬
дить другие, не менее важные про¬
блемы цитоэкологии, ограничусь лишь
упоминанием о них.Проблема холодоустойчивости
клеток и ее сезонных изменений яв¬
ляется наиболее давней. С ней свя¬
зан вопрос огромной практической
важности — зимостойкость культур¬
ных растений. Несмотря на длитель¬
ный срок изучения этого вопроса, он
еще далек от разрешения. Мы еще
достоверно не знаем цитофизиологи-
ческих и биохимических механизмов,
повышающих холодоустойчивость
клеток к зиме. Интересно, что у мно¬
гих растений (например, злаков) при
этих холодовых закалках, как и при
тепловых, устойчивость клеток повы¬
шается не;пецифически, т. е. не
только к холоду, но и к нагреву (I),
высокому гидростатическому давле¬
нию, спирту.Засухоустойчивость растений не
менее актуальна в практическом от¬ношении. При переносе засухи у мно¬
гих растений важную роль играет
способность клеток терять большое
количество воды, не утрачивая жиз¬
неспособности. Некоторые мхи и ли¬
шайники, будучи высушены почти до
полной потери воды, возобновляют
свою нормальную жизнедеятельность
после намачивания. Клетки же мно¬
гих других растений при такой потере
влаги погибают. В чем отличие кле¬
ток одних видов от клеток других —
должны выяснить цитоэкологи.Свет несет жизнь растениям и
тем самым всему живому миру. Од¬
нако в составе солнечного света име¬
ются опасные ультрафмолетовые лу¬
чи. Они особенно вредны для нуклеи¬
новых кислот, которые их сильно по¬
глощают. А ведь дезоксирибону¬
клеиновые кислоты в ядрах клеток
хранят код наследственности, и на¬
рушение их структуры чревато па¬
губными последствиями и для клеток
и для организмов. Как же борются
клетки с этой опасностью? В послед¬
ние годы в них удалось обнаружить
чрезвычайно действенные биохими¬
ческие механизмы, предназначенные
для ликвидации повреждений, кото¬
рые могут быть вызваны ультрафио¬
летовыми лучами. Дальнейшее изуче¬
ние этих механизмов представляет
большой цитоэкологический интерес.Животные и растения населяют
и пресные водоемы, и воды с высо¬
кой соленостью. Одни виды перено¬
сят широкие вариации солености,
другие могут жить лишь при опре¬
деленном содержании соли. Эти раз¬
личия нередко связаны с неодинако¬
вой устойчивостью клеток разных ви¬
дов к солевому составу среды и его
колебаниям. Без вмешательства ци¬
толога проблему приспособления ор¬
ганизма к разной солености не ре¬
шить.Многие виды животных и расти¬
тельных организмов обитают у по¬
верхности водной толщи. Но есть ви¬
ды, которые избрали своей экологи¬
ческой нишей большие морские глу¬
бины. Они живут, имея над собой
толщу морской воды в несколько
километров, и подвергаются тем са¬
мым гидростатическому давлению всотни атмосфер. Клетки обычных
организмов от таких давлений гиб¬
нут. Какие особенности протоплазмы
клеток глубинных организмов дают
им возможность выдерживать непо¬
мерные давления? И на этот вопрос
должен ответить цитоэколог.Важнейший раздел цитоэколо¬
гии — изучение адаптивного измене¬
ния скоростей внутриклеточных про¬
цессов в ответ на изменение факто¬
ров окружающей среды: температу¬
ры, света, химического состава среды,
гидростатического давления и т. д.Можно продолжить перечень за¬
дач, стоящих сегодня перед цито¬
экологом, но и сказанного достаточ¬
но, чтобы понять: без цитоэкологии
невозможно исследование одной из
главных проблем биологии — взаимо¬
отношений организмов со средой.
Участие цитоэкологии необходимо и
для решения таких насущных вопро¬
сов практики, как холодо-жаро-засу-
хоустойчивость полезных для челове¬
ка растений и животных. Данные ци¬
тоэкологии имеют существенное зна¬
чение и для создания научных основ
акклиматизации и интродукции орга¬
низмов. По ходу цитоэкологических
исследований удается вскрывать уди¬
вительные механизмы, обеспечиваю¬
щие поддержание целостности клет¬
ки как живой системы. К ним отно¬
сится способность клеток менять
уровень своей устойчивости к какому-
либо фактору среды, если его интен¬
сивность становится избыточной. Сю¬
да же следует причислить и способ¬
ность клеток репарировать, ликвиди¬
ровать повреждения, полученные в
результате воздействия неблагопри¬
ятных условий среды.Окружающая среда не только по¬
ставщик всего необходимого для под¬
держания жизни. Из окружающей
среды непрерывно действуют силы,
стремящиеся изменить и нарушить
порядок, существующий в живых си¬
стемах. Таким образом, организмы и
клетки существуют не только благо¬
даря среде, но и вопреки среде. Ци¬
тоэкология и изучает это противоре¬
чивое единство на клеточном и моле¬
кулярном уровне организации жи¬
вого.2 Природа, К» 3
18 МатематикаЧТО ТАКОЕ ТОПОЛОГИЯ?Член-корреспондент АН СССР Б. Н. Делоне
Профессор В. А. ЕфремовичИзложению существа понятия топологии предпо-	можно окрасить красным, а другую — синим цветом,шлем некоторые простые примеры.	Однако это, оказывается, не всегда так. Возьмем пря-Пример 1, Мы привыкли к тому, что всякая по-	моугольную ленту abdc (рис. 1) и, согнув и перегнув ее,верхность имеет две разные стороны: одну, скажем,	склеим так, чтобы точка а совпала бы с точкой d, аРис. 1. Поясок Мёбиуса
Математика МЬ — с с. Получится колечко, но особенное: так назы¬
ваемый «поясок» Мёбиуса Непрерывно передвигая
точку по его поверхности, можно возвратить ее в то
же место ленты, но по другую ее сторону. Такая по¬
верхность называется односторонней или неориенти-
руемой.Пример 2. Всем известны различные выпуклые
многогранники: тетраэдр, куб, октаэдр, призма, усечен¬
ная пирамида и т. д. Если уже имеется какой-либо вы¬
пуклый многогранник, например деревянный, то, отпи¬
лив от него кусок, получим другой, тоже выпуклый
многогранник, с еще одной гранью. Поэтому выпуклые
многогранники могут иметь любое число граней и са¬
мых разных наименований (трехугольные, четырехуголь¬
ные,... n-угольные) в самых различных комбинациях. Но
оказывается, что числа в-вершин, р-ребер и г-граней
всегда удовлетворяют уравнению: в — р + г = 2. Это
знаменитая теорема Эйлера 1756 г. (рис. 2).Как тогда же показал Эйлер, отсюда, между прочим
(хоть это и кажется невероятным), следует, что не мо¬
жет быть такого выпуклого многогранника, у которого
нет ни одной трехугольной, четырехугольной или пя¬
тиугольной грани. Поэтому если, например, у выпук¬
лого многогранника все грани одного и того же наиме¬
нования, то они все трехугольные или четырехугольные,
или пятиугольные.Пример 3. Пусть дана тонкая резиновая пленка
А, ограниченная одной замкнутой линией (т. е. не имею¬
щая дйрок), лежащая на плоскости без налегания ее
самой на себя. Растянем или сожмем ее, хотя бы а раз¬
ных местах совсем различно, деформируем ее вообще
как угодно (но не будем ее разрывать и склеивать), и
пусть в таком деформированном виде (В) она опять вся
лежит в той же плоскости (причем теперь она уже мо¬
жет и налегать сама на себя) и занимает на ней либо
всю ту часть плоскости, которую она занимала в ис¬
ходном состоянии, либо ее часть.1 Назван в честь немецкого геометра Мёбиуса
(1790—1868 гг.), впервые отметившего его.Рис. 2. Пример к теореме Эйлера о многогранниках
в = 11, р = 19, г = 10; 11—19 + 10=2Борис Николаевич Делоне — про¬
фессор МГУ им. М, В. Ломоносова,
заведующий отделом геометрии Ин¬
ститута математики имени В. А. Сте-
клова АН СССР. Известен своими
работами: в области теории чисел —
«Теория неопределенных уравнений3-й степени»; геометрии — «Теория
правильных разбиений пространств»;
геометрической кристаллографии —
«Теория правильной установки кри¬
сталла»,Б. Н. Делоне — заслуженный ма¬
стер альпинизма.Вадим Арсеньевич Ефремович — то¬
полог п геометр, старший научный
сотрудник отдела геометрии Инсти¬
тута математики им. В. А. Стеклова
АН СССР, один из создателей так
называемой равномерной топологии.
Рис. 3. Теорема Брауэра о неподвижной точкеРис. 4. Пример топологически разных фигурОказывается, что после этого всегда хотя бы одна
точка ( + ) пленки останется на своем прежнем месте
(рис. 3). Это — знаменитая теорема о неподвижной точ¬
ке Брауэра (1912 г.).Являются ли эти три приведенных факта объектами
геометрии? Очевидно, да. Но какого раздела геометрии?Они относятся к так называемой топологии — осо¬
бому, в некотором смысле самому глубокому разделу
геометрии, который стал развиваться как отдельная ее
часть только начиная с работ Пуанкаре (1895 г.).Мы хотим в этой статье дать краткое понятие того,
что собой представляет топология, и делаем это пото¬
му, что до сих пор это знают обычно только матема¬
тики. Изучение топологии не входит в программу выс¬
ших технических учебных заведений, да и в универси¬
тетах топология изучается обычно в факультативных
курсах. А между тем в настоящее время топология
находит все большее применение в самых различных
областях науки (в дифференциальных уравнениях, оп¬
тимальных процессах, алгебраической геометрии, тео¬
рии программирования, космологии, теоретической фи¬
зике и т. д).Основным понятием топологии является понятие то¬
пологического преобразования. Топологическому преоб¬
разованию подвергнется фигура при такой ее дефор¬
мации, например, когда она как угодно изгибается, а
одних местах растягивается, а других — сжимается, как
если бы фигура была сделана из резины, но при этомнигде не разрывается и не «склеивается». Так, тополо¬
гическим преобразованием сферу (т. е. поверхность
шара) можно превратить в поверхность эллипсоида, ку¬
ба, пирамиды, но не в тор (поверхность спасательного
круга). Резиновую камеру волейбольного мяча нельзя
непрерывной деформацией превратить в камеру вело¬
сипедной шины (рис. 4): они топологически различны.Топологическими свойствами фигур
называются те свойства, которые не из¬
меняются ниприкакихихтопологических
преобразованиях. Топология есть та часть гео¬
метрии, которая изучает топологические свойства фигур.
Фигуры, которые могут быть топологически преобразо¬
ваны друг s друга, называются гомеоморфными,
или принадлежащими одному и тому же топологическо¬
му типу. Из определения топологических свойств сле¬
дует, что у гомеоморфных фигур все топологические
свойства одинаковы, поэтому для топологии, изучаю¬
щей только эти свойства, все гомеоморфные фигуры
равноценны и представляют собой как бы одну и ту
же фигуру или, скорее, различные ее реализации.§ 1. ТОЧНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОНЯТИИ ВЗАИМНОЙ ОДНО¬
ЗНАЧНОСТИ И НЕПРЕРЫВНО¬
СТИ ОТОБРАЖЕНИЯДадим теперь точное определение тех понятий, о
которых только что говорилось описательно. Отобра¬
жение фигуры А в фигуру А'—это закон, в силу кото¬
рого каждой точке m из А поставлена а соответствие
определенная точка т' из А'; сп' называют образом
точки т, а т — прообразом точки т'. Если при этом
соответствии у каждой точки ш' из А' есть точно один
прообраз в А, отображение называется взаимно
однозначным отображением А на 1 А'.1 Предлог «на» употребляется в том случае, когда
отображение фигуры А происходит на всю фигуру А ,
а предлог «в» — когда отображение происходит либо на
всю фигуру А', либо на ее часть.ВРис. УГ Иллюстрация к понятию непрерывного преоб
разования в данной точке: преобразование от I к II
непрерывно в точке т\ преобразование от I к III не не¬
прерывно в точке т, так как кривая в этой точке т
разорвана
Математика — 1Отображение фигуры А в фигуру А' называется не-
прерывным в точке m фигуры А, если любое множество
точек из А, имеющее сколь угодно близкие к m точки,
переходит в множество точек фигуры А', также имею¬
щее сколь угодно близкие точки к п/. Преобразование
всей фигуры А в фигуру А' называется непрерывным,
если оно непрерывно во всех точках фигуры А.Чтобы лучше уяснить последние определения, ко¬
торые, может быть, покажутся абстрактными, посмот¬
рим, что происходит, когда тоненькое резиновое колеч¬
ко (аптекарская резинка) разрывается в точке т. Неко¬
торая часть В колечка (на чертеже она заштрихована)
до разрыва была близка к т, т. е. содержала точки,
сколь угодно близкие к т; после разрыва она превра¬
тилась в часть В', уже не близкую к гг/. Если бы дефор¬
мация колечка происходила без разрыва в точке гп, то
В' оставалась бы близкой к т' (рис, 5).Отображение называется топологи¬
ческим (иначе — гомеоморфизме м), если
оно взаимнооднозначно и взаимноне¬
прерывно (т. е. обратное отображение непре¬
рывно).Следует обратить внимание, что в силу этого опре¬
деления не всякое топологическое отображение может
быть наглядно реализовано с помощью резиновой мо¬
дели. Так, открытый круг (т. е. круг без точек гранич¬
ной окружности) можно топологически отобразить на
всю бесконечную плоскость. Это отображение можно
осуществить, например, следующим образом: располо¬
жим наш круг (рис. 6) в горизонтальной плоскости Р *
опишем из его центра О сферу того же радиуса. Спро¬
ектируем внутренность круга вертикальными лучами на
нижнюю полусферу, а затем лучами, выходящими из
точки О, эту полусферу спроектируем на горизонталь¬
ную плоскость Q, лежащую ниже Р и параллельную ей.
Любая внутренняя точка m круга сначала перейдет в ле¬
жащую под ней точку т" нижней полусферы, а затем
в некоторую точку т' из Q. Взаимная однозначность
этого отображения очевидна. Непрерывность в любой
внутренней точке круга доказывается несложно; непре-Рис. 6. Открытый круг-совокупность всех его то¬
чек, кроме точек граничной окружности,— гомеомор-
фен, т. е. топологически эквивалентен всей бесконеч¬
ном плоскостиРис. 1. Иллюстрация к лемме Жорданарывность обратного отображения очевидна, так как при
обратном отображении расстояния лишь уменьшаются.
Итак, множество внутренних точек круга топологически
эквивалентно множеству всех точек плоскости.§ 2. ТЕОРЕМА ЭЙЛЕРАЕще е 1756 г. Эйлер доказал одну важную теорему
теории многогранников, которая потом стала первой
основной теоремой так называемой комбинаторной то¬
пологии (речь о ней будет идти ниже).Теорема: если в — число вершин, р — чи¬
сло ребер, г — число граней выпуклого
многогранника, то всегда:в — pH- г = 2Прежде чем доказывать эту (и даже несколько бо¬
лее общую) теорему, остановимся сначала на необходи¬
мой нам лемме Жордана.В своей простейшей форме лемма Жордана (рис. 7)
заключается в следующем: если на плоскости задана
замкнутая самонепересекающаяся ломаная линия и если
по ней разрезать плоскость, то плоскость распадется
на два отдельных куска—I и II. Лемма Жордана — пре¬
красный пример теоремы, кажущейся совершенно оче¬
видной (уж очень мы привыкли к разным замкнутым за¬
городкам), но строгое доказательство которой (т. е. све¬
дение к основным аксиомам геометрии) вовсе не про¬
сто. Поэтому мы доказывать ее не будем.В более общей форме, которая нам дальше и нуж¬
на, лемма Жордана формулируется так: если на плос¬
кости или на сфере дана простая, т. е. несамопересе-
кающаяся замкнутая линия S, или, выражаясь топологи¬
чески, линия гомеоморфной окружности, то она делит
плоскость (сферу) на две части I и II так, что любые
*2 МатематикаРис. 8. Пример графа. Число его компонент к — 7,
число ребер р = 27, число вершин в = 29, а число
граней АВСДЕ и F, на которое графом разбита плос¬
кость, г = 6.Всегда: в — р 4 г = 1; 29—27 4 6 = 7+1две точки одной и той же части могут быть соединены
по плоскости (сфере) путем, гомеоморфным обыкно¬
венному прямолинейному отрезку, не пересекающим
линию S, а любая точка части I не может быть связана
таким путем ни с какой точкой части II.Обобщенная теорема Эйлера для
плоскости (сферы). Рассмотрим конечное число
в>0 точек, называемых вершинами, и конечное число
Р^О «отрезков» (т. е. гомеоморфных образов обыкно¬
венных прямолинейных отрезков), которые мы будем
считать открытыми (т. е. не станем к ним причислять их
концевых точек) и назовем их ребрами. Предположим,
что каждый из этих «отрезков» не пересекает сам себя
и никакого другого «отрезка» и что концы каждого «от¬
резка» лежат в рассматриваемых вершинах. Но могут
быть, кроме того, и свободные, т. е. отдельно лежащие
вершины. Такую совокупность точек и открытых отрез¬
ков называют графом (рис. 8). Граф называется связ¬
ным, если от любой его вершины можно дойти к любой
другой вершине, идя по его ребрам. Если граф не свя¬
зан, то он распадается на некоторое число к связных
графов (называемых компонентами) таким образом, что
ни от какой вершины одного из них нельзя по ребрам
перейти к вершинам другого. Каждая свободная верши¬
на есть, конечно, отдельная компонента графа.Пусть теперь граф расположен на плоскости или на
сфере (см. рис. 8). Будем называть гранью образуемую
графом на плоскости (сфере) совокупность всех точек
плоскости (сферы), к которым можно дойти от какой-
пибо данной точки плоскости (сферы), отличной от вер¬
шины и не лежащей ни на одном ребре графа, по пло¬
скости (сфере) путем, не проходящим ни через одну
вершину и не пересекающим ни одного ребра. Числограней обозначим г, число вершин — в, число ребер — р,
число компонент — к. Обобщенная теорема Эйлера ут¬
верждает, что всегда:в — р + г = к + 1Доказательство. Будем стирать последова¬
тельно по одному ребру графа (при этом вершины, ле¬
жащие на его концах, будем оставлять). При всех таки»
стираниях все вершины будут сохраняться. Если стирае¬
мое ребро не входит ни в какую замкнутую линию гра¬
фа, то р уменьшится на 1, г не изменится, к увеличится
на 1, т. е. обе части доказываемого равенства (в—р + г)
и (к + 1) увеличатся на 1. Если же стираемое ребро при¬
надлежит к какой-либо замкнутой линии графа, то р
уменьшится на 1, г уменьшится на 1 (так как «грани»,
разделяемые в силу леммы Жордана этим ребром, со¬
льются в одну), к не изменится и, следовательно, обе
части равенства тоже не изменятся. После того как мы
последовательно сотрем все ребра, останутся только
вершины графа (причем они будут и его компонента¬
ми) и одна грань, которой будет вся плоскость (сфе¬
ра), за вычетом этих вершин. Так как теперь р = О,
г = 1, получим равенство: а + 1 = к + 1. Оно верно, так
как в = к. Восстанавливая последовательно все стертые
ребра в обратном порядке одно за другим и учитывая,
что при этом каждый раз обе части либо не изменяют
своей величины, либо уменьшаются на 1, мы получим,
что исходные части (в—р + г) и (к+1) также равны меж¬
ду собой.Если спроектировать выпуклый многогранник на
сферу с центром, лежащим внутри него, то совокуп¬
ность его вершин и ребер даст на ней граф, состоящий
из одной компоненты (т. е. к = 1), при этом проекции
граней дадут грани этого графа. Тогда для выпуклого
многогранника будет иметь место равенство:в — р + г = 2Одно следствие из теоремы Эйле-
р а. Из теоремы Эйлера следует утверждение, сделан¬
ное в начале статьи, что у всякого выпуклого многогран¬
ника есть по крайней мере одна трехугольная, четырех¬
угольная или пятиугольная грань.Действительно, какое слагаемое вносит в знакопе¬
ременную сумму в — р + г одна грань многогранника?
Пусть число сторон граней п, а числа граней (считая и
ее самоё), сходящихся в ее вершинах, суть cti, аг,..., ап.
Тогда эта грань в слагаемое г внесет число 1, а в слагае¬
мое р—число п/2 (так как хотя у нее п ребер, но каж¬
дое из них принадлежит этой и еще смежной с ней гра¬
ни, поэтому, чтобы его не считать дважды, приходится
число п этих ребер делить на 2). По аналогичной причи¬
не надо считать, что первая вершина вносит число 1/di,
вторая 1/ct2 и т. д. Поэтому в итоге вся грань вносит в
сумму в — р + г слагаемые [(1 /eti + 1 /аг + ... + 1/ап) ——П/2-+ 1].Но вся сумма в — р + г = 2, т. е. положительна, по¬
этому хотя бы одно из ее слагаемых [(1/cti + 1/аг + ...
...+ 1/ап) — п/2 + 1] тоже положительно. Между тем при
Математика 28d !4Рис. 9. Комбинаторное задание многогранникап = 6, если даже все а = 3, слагаемое это равно [(1/3 +
+ 1/3+ 1/3 + 1/3 + 1/3+ 1 3) —6/2 + 1] = 0. Если же
хоть одно -из а > 3, слагаемое отрицательно; при п > 6
оно всегда отрицательно.Итак, у многогранника должны быть грани, имею¬
щие число сторон п < 6, т. е. равное 3, 4 или 5.§ 3. КОМБИНАТОРНЫЙ МЕТОДДля топологического изучения поверхностей и дру¬
гих объектов оказался весьма эффективным так назы¬
ваемый комбинаторный метод '. Вот в чем он состоит.
Исследуемую фигуру представляют себе как бы склеен¬
ной из некоторых простых кусков (рис. 9), топологиче¬
ское строение которых хорошо известно; затем изуча¬
ют взаимное расположение этих кусков: какой, с каким
и как склеен. Понятно, что две фигуры, составленные
из соответственно гомеоморфных кусков, соединяющих¬
ся между собой в той и другой фигуре одинаковым об¬
разом, сами гомеоморфны.Для топологического изучения поверхности комби¬
наторным методом склеивают ее из конечного числа
простых кусков. Простой двумерный кусок или «клет¬
ка» — это топологический образ выпуклого многоуголь¬
ника, на котором отмечены образы его вершин и сто¬
рон; последние называются также ребрами клетки.
Клетки склеиваются друг с другом только по целым
ребрам, причем каждое ребро принадлежит не более
чем двум клеткам; вследствие этого две клетки либо во¬
все не имеют общих точек, либо примыкают друг к дру¬
гу по целым ребрам или по отдельным вершинам
(рис. 9). Если каждое ребро принадлежит точно двум
клеткам, т. е. нет свободных ребер, поверхность называ¬
ется замкнутой. Если некоторые ребра принадлежат
только одной клетке (такие ребра будем называть край¬
ними), а остальные точно двум, то говорят о «поверх¬
ности с краем». Край образуют крайние ребра. Он мо¬
жет состоять из нескольких не связанных друг с другом
компонент—и тогда каждая представляет собой замк¬
нутую «ломаную». Кроме того, мы предполагаем, что
вся поверхность связна, т. е. состоит из одного куска.
Это значит, что от любой клетки к любой другой можно1 После знаменитых исследований А. Пуанкаре (на¬
чиная с 1895 г.) комбинаторная топология долгое время
составляла как бы большую часть топологии, а другая
часть называлась теоретико-множественной топологией.
Она вошла теперь в состав так называемой общей то¬
пологии.проити, переступая каждый раз из одной клетки в смеж¬
ную с ней по ребру. Систему всех клеток, ребер и вер¬
шин (уже после склеивания) называют клеточным раз¬
биением поверхности. Обозначим число вершин через в,
ребер — через р, а клеток—через г. Тогда оказывается
верным замечательное обстоятельство (довольно трудно
доказуемое): знакопеременная сумма в—р + г имеет од¬
но и то же значение для любых клеточных разбиений
одной и той же поверхности или двух гомеоморфных
поверхностей. Это число называется эйлеровой
характеристикой поверхности и обозначает¬
ся через х-Чтобы задать поверхность, достаточно указать запас
клеток и то, какие клетки, по каким ребрам и «как»
склеиваются. Два ребра аЬ и cd могут быть склеены
так, что а совпадает с d, а b с с, или так, что а совпадает
с с, а Ь с d. При таких склеиваниях ребер аЬ и cd полу¬
чатся, вообще говоря, негомеоморфные поверхности.
Например, обычный поясок (рис. 10) и поясок Мёбиуса
(рис. 1) — оба получаются из прямоугольника abdc, но
при разных способах склеивания ребер аЬ и cd. Между
тем эти поверхности не гомеоморфны, так как на пояске
Мёбиуса есть простая замкнутая линия (его средняя ли¬
ния), которая его не разбивает на две части, а на обык¬
новенном пояске всякая замкнутая линия его разбивает
(теорема Жордана справедлива не только для сферы, но
и для обыкновенного пояска). Конечно, для фактическо¬
го склеивания клеток придется, может быть, их растяги¬
вать, сжимать, как-то изгибать, т. е. топологически пре¬
образовывать. Кроме того, придется, возможно, одними
клетками пересекать другие, но при этом в точках (ли¬
ниях) пересечения мы не будем считать клетки склеен¬Рис. 10. Обычный поясок. Он отличается от пояска
Мёбиуса только способом склеивания сторон аЬ и cd
24 МатематикаРис. 11. Различные топологические типы замкнутых ориентированных поверхностей, р = 0, р = 1, р'= 2, р — 3...X = 2, х = 0, х =— 2- X =— 4---ными; они связаны друг с другом только по тем реб¬
рам, по которым склеены.Более 100 лет назад было доказано, что любая
замкнутая ориентируемая поверхность гомеоморфна ли¬
бо сфере, либо тору, либо поверхности кренделя, имею¬
щего две, три или более «дырок» Число «дырок» крен¬
деля называют родом его поверхности и обозначают р.
Оказывается, верна следующая замечательная теорема:
эйлерова характеристика х клеточного комплекса этих
поверхностей равна 2 — 2р (рис. 11).Таким образом, комбинаторный метод дает возмож¬
ность распознавать топологически различные замкнутые
поверхности просто по величине эйлеровой характери¬
стики X’Комбинаторное исследование п-мерных многообра¬
зий (также склеиваемых из простых n-мерных кусков,
т. е. кусков, гомеоморфных телесным выпуклым п-мер-
ным многогранникам, как и при исследовании 2-мерных
многообразий, где поверхности склеиваются из 2-мер¬
ных простых кусков—2-мерных клеток) наталкивается на
величайшие трудности. Так, например, до сих пор не най¬
дена комбинаторная характеристика даже 3-мерной сфе¬
ры (т. е границы 4-мерного шара).Всякую собственную (т. е. отличную от всей сферы)
часть обычной сферы можно стянуть непрерывной де¬
формацией в точку. Если, наприме<р, этой части не при¬
надлежит полюс, то ее можно стянуть по меридианам
в другой полюс. То же верно и для n-мерной сферы.
Пуанкаре выдвинул гипотезу (так называемая «гипотеза
Пуанкаре») о том, что такое обстоятельство имеет место
для замкнутых n-мерных многообразий, только гомео¬
морфных п-мерной сфере. В последние годы эта гипо-1	Не смешивать с дырками в поверхности. Это «дыр¬
ки» в самом теле кренделя.Рис. 12. Незаузлснпая окружность (А) и заузленная
линия (В)теза была доказана для п^>4, а для п = 3 и п=4 она до
сих пор не доказана. Все подобные вопросы о более чем2-мерных топологических объектах являются предметом
глубоких исследований современных топологов. В этой
области исследования уже очень много сделано, но в
данной статье мы не имеем возможности останавливать¬
ся на столь трудных вопросах.Комбинаторный метод, особенно в последние десяти¬
летия, привел в топологию алгебраические методы. Еще
в начале века сам Пуанкаре применил линейную алгебру
к вычислению так называемых чисел Бетти и ввел весьма
важное понятие фундаментальной группы. В начале 30-х
годов известная гёттингенская алгебраистка Эмми Нётер
ввела в обиход комбинаторной топологии точку зрения
теории групп. В 30-х и 40-х годах Понтрягин начал ис¬
следовать топологические вопросы, применяя гладкие,
т. е. непрерывно дифференцируемые отображения, что
позволило ему рассматривать более глубокие вопросы
алгебраической топологии. Он, в частности, ввел поня¬
тие характеристических циклов (циклы Понтрягина), ко¬
торые можно рассматривать как далеко идущее обобще¬
ние эйлеровской характеристики %. Особенно сильно ал¬
гебраические методы стали пронизывать топологию с
конца 40-х годов в работах парижских топологов. Суще¬
ственный вклад в этом направлении сделал также мос¬
ковский тополог М. М. Постников. В последнее время ал¬
гебраические методы в топологии выделились в обшир¬
ную область, называемую теперь алгебраической топо¬
логией, и позволили решить многие весьма трудные за¬
дачи.§ 4. ИЗОТОПИЯОкружность нетрудно топологически отобразить на
любую заузленную простую замкнутую линию, напри¬
мер, отображая их одна на другую с сохранением длины
(если они одинаковой длины), т. е. «изометрически».
Следовательно, эти кривые гомеоморфны. Между тем
ясно, что в каком-то смысле все же они существенно
отличаются друг от друга. Дело в том, что обе кривые,
рассматриваемые сами по себе, действительно тополо¬
гически одинаковы, но они топологически по-разному
расположены в пространстве. Вот точное определение:
две фигуры А и В, лежащие в пространстве R, «изотоп¬
ны» относительно R (или топологически одинаково рас¬
положены в нем), если R можно топологически отобра¬
зить на себя так, чтобы А перешла в В (рис. 12).В нашем примере сами линии топологически отобра¬
жаются друг на друга, но не существует топологическо¬
Математике 25го отображения всего пространства, переводящего одну
из них в другую.Другим примером гомеоморфных, но не изотопных
фигур могут служить обыкновенный поясок и поясок,
полученный из прямоугольника abdc (см. рис. 10) скру¬
чиванием его перед склеиванием сторон ab и cd на це¬
лое число к полных оборотов (рис. 13). Причем при оди¬
наковых по абсолютной величине к все такие пояски
изотопны, а при разных — не изотопны друг другу (но,
конечно, гомеоморфны). Эти неизотопные пояски слу¬
жат еще одним примером гомеоморфных поверхностей,
которые, однако, не могут быть деформированы друг
в друга подобно резиновым пленкам.Узлы. Не поддававшаяся решению уже более 100
лет проблема классификации узлов состоит в следую¬
щем: нужно расклассифицировать все возможные топо¬
логически различные расположения в пространстве (раз¬
ные заузления) простой замкнутой линии, т. е. линии, го-
меоморфной окружности. В первую очередь эту задачу
ограничивают рассмотрением заузленных замкнутых ло¬
маных. Проблема эта еще недавно казалась безнадежно
трудной. Однако в самые последние годы и в этом на¬
правлении были получены весьма важные результаты.§ 5. ОБЩАЯ ТОПОЛОГИЯДадим теперь краткие сведения о других направле¬
ниях в топологии, и прежде всего о теоретико-множест¬
венном направлении.Как ясно из всего предыдущего, топология не знает,
что такое расстояние между двумя точками, но то об¬
стоятельство, что в некотором множестве М точек есть
точки, сколь угодно близкие к данной фиксированной
точке а (вообще не принадлежащей М), для топологии
является основным. В этом случае говорят, что множе¬
ство М бесконечно близко (или короче: близко) к а.Оказывается, определение всех топологических по¬
нятий и свойств можно сформулировать через это един¬
ственное понятие близости множества к точке. Так, ото¬
бражение непрерывно в точке а, если всякое множество
М, близкое к а, переходит в множество М', тоже близ¬
кое к а'.Для независимого от метрической геометрии по¬
строения топологии было необходимо аксиоматизиро¬
вать это основное понятие и другие понятия, с ним свя¬
занные. Это было сделано в начале века Рисом, Фреше
и Хаусдорфом, а в 20-е годы приведено в окончатель¬
ный вид П. С. Урысоном и П. С. Александровым. Так
возникло чрезвычайно общее понятие топологического
пространства: множество R любых элементов, называе¬
мых его точками, становится топологическим пространст¬
вом, если для каждого его подмножества М указано,
какие точки R считаются близкими к М. Совокупность
всех близких к М точек называется его замыканием
и обозначается М. Именно с заданием этого отношения
близости множество становится пространством, т. е.
приобретает топологическую структуру, организуется □
топологическое пространство.Рис. 13. Скрученный поясокВ математике, природе и технике часто приходится
встречаться с бесконечными совокупностями элементов,
где отношение близости естественно задано.Пр имеры. 1. Пусть рассматриваются различные
цвета. Понятно, что значит, когда говорят, что в данном
множестве цветов есть цвета, сколь угодно близкие к
фиксированному цвету.2.	Множество всех прямых нашего пространства.
Понятно, что имеют в виду, когда говорят, что перемен¬
ная прямая приближается к заданной фиксированной
прямой.3.	Множество различных положений самолета в про¬
странстве. (Каждое положение характеризуется тремя
координатами центра тяжести и тремя углами, опреде¬
ляющими его повороты вокруг центра тяжести. Это —
многообразие шести измерений или, как говорят в ме¬
ханике, шести степеней свободы.)Все это — топологические пространства.Одновременно встал на очередь и другой фунда¬
ментальный вопрос общей топологии: сохраняется ли
размерность (число измерений) фигуры при ее тополо¬
гических преобразованиях и что вообще понимать под
размерностью сколь угодно сложной фигуры. Внача¬
ле было даже неясно, как доказать, что негомеоморф-
ны друг другу квадрат и куб (теорема Брауэра об инва¬
риантности числа измерений, 1911 г.). Общую теорию
размерности построил в начале 20-х годов замеча¬
тельный советский математик П. С. Урысон. В сущности,
только после него стало ясно, что должно понимать в
самом общем случае под линией, поверхностью, т. е. что
такое фигура одного, двух, трех и т. д. измерений. При¬
менив методы комбинаторной топологии к теории раз¬
мерности, П. С. Александров далеко продвинул эту
теорию. Его нужно считать пионером систематического
применения эффективных комбинаторных и алгебраиче¬
ских методов в теоретико-множественной топологии.§ 6. ТЕОРЕМА БРАУЭРА О
НЕПОДВИЖНОЙ ТОЧКЕК общей топологии, в частности, относится изучение
самих непрерывных отображений. Важнейшие теоремы
анализа, которые изучают все,— теоремы о непрерыв-
26 МатематикаРис. 14. К доказательству леммы Вейерштрассаных функциях. К ним относятся теорема Вейерштрассаоб	ограниченности непрерывной функции на закрытом
отрезке, о достижении ею максимума и минимума, тео¬
рема Больцано-Коши о прохождении непрерывной функ¬
цией всех промежуточных значений. Все это — теоремы
топологии.Для того чтобы дать пример важных теорем теории
непрерывных отображений, мы сначала докажем всем
изучающим математику известную лемму Вейерштрасса,
а затем используем ее для доказательства знаменитой
теоремы Брауэра о неподвижной точке, о которой уже
говорилось в начале статьи.Лемма Вейерштрасса. Пусть каждой точке
некоторой конечной области плоскости Q, рассматри¬
ваемой вместе с ее границей (например кругу), сопо¬
ставлена некоторая, вполне определенная величина {, и
притом так, что если взять какую-либо из этих точек а,
то какое бы малое положительное число Г) ни задать,
можно к нему подыскать такое малое положительное
число е, что разность значений f в точке айв любой
точке, которая лежит к а ближе чем на величину в, по
абсолютной величине меньше Т). Мы говорим тогда,
что величина f есть непрерывная функция точки в зам¬
кнутой области Q.Лемма. Если на Q величина f везде неотрица¬
тельна и на Q есть сколь угодно малые f, то есть хоть
одна точка а, принадлежащая Q, в которой f точно рав¬
на 0.Доказательство. Покроем область Q каким-
нибудь квадратом и разделим средними линиями этот
квадрат на 4 равных малых квадрата (рис. 14). Хотя бы
в одном из них имеются точки, принадлежащие Q, в ко¬
торых есть сколь угодно малые f, так как если бы таких
точек не было ни в одном из них, то их не было бы и
во всем большом квадрате, а следовательно (против
допущения), и в самой области Q. Теперь возьмем ка-
кой-нибудь один 'ИЗ малых квадратов, в котором такие
точки есть, и разделим его снова на 4 еще более ма¬
лых квадрата и т. д. Так выделится бесконечная после¬
довательность все меньших квадратов, каждый из ко¬торых содержится во всех предыдущих, и в каждом из
которых есть точки со сколь угодно малыми f. Эти
квадраты стягиваются к некоторой точке в области Q.
В точке в f = 0, так как в точке в, как и во всей обла¬
сти Q, { имеет вполне определенное значение, и если
принять, что fB > 0, то это противоречит непрерывности
изменений f при непрерывном передвижении точки а,
т. е. в сколь угодно малом квадрате, содержащем в
(внутри себя или на границе), были бы точки со сколь
угодно малыми f (например, меньшими '/2 fa), а в самой
точке в {„ вполне определенная, > 0.Теорема Брауэра (1913 г.). При непрерыв¬
ном отображении совокупности всех точек круга (вклю¬
чая и точки его границы) в точки всего круга или его
части, хоть одна точка остается на месте, т. е. отобра¬
жается в себя (рис. 15).Доказательство. Пусть m точки круга, а т'—их образы. Рассмотрим векторы смещения mm'. Теорема
была бы доказана, если бы мы доказали, что средивекторов mm' есть сколь угодно короткие. Действитель¬
но, в силу непрерывности отображения длины векторовmm' изменяются непрерывно с непрерывным передвиже¬
нием точки m в круге, так как тогда и т' передвигает¬
ся непрерывно. Сопоставляя точке пт длину f ее векторасмещения mm', мы получим как <раз ситуацию леммы
Вейерштрасса: f есть непрерывная функция точки т, все
I неотрицательны и есть сколь угодно малые f. Тогдаесть точка Ь, для которой f-mm' точно равно 0, и поэто¬
му Ь при рассматриваемом отображении отображается
в себя. Достаточно, следовательно, доказать, что длинывсех векторов mm' не могут быть больше никакой по¬
ложительной константы е. Пусть было бы противное,
Математика 27т. е. они все были бы длиннее е. Докажем, что этого
не может быть. Обойдем точкой m один раз всю окруж-—' ■>ность нашего круга. Вектор mm' будет идти от точки
ш к некоторой точке т', принадлежащей кругу, т. е.
все время будет лежать по ту сторону от касательной
к кругу в точке т, по которую лежит сам круг. По¬
этому при таком обходе точкой m окружности кругавектор mm' (длина которого не меньше е), непрерывно
изменяя свой угол с касательной и вернувшись в ис¬
ходное положение, повернется в итоге ровно на 360°.
Обойдем теперь точкой п концентрическую окружность,очень немного меньшего радиуса. Вектор пп' в силу
непрерывности отображения (и того, что он не короче е)
будет непрерывно и мало изменять свой угол с векто¬
ром рр', соответствующим точке р окружности круга,
лежащей на том же радиусе, как и точка п, т. е. и он
поэтому, вернувшись к исходному положению, совер¬
шит поворот ровно на 360°. Переходя так же последо¬
вательно к очень близким концентрическим меньшим
окружностям, мы получим, что и соответствующие им
такие векторы будут после полного обхода поворачи¬
ваться ровно на 360°. А между тем если вокруг центра
круга взять очень малую окружность (радиуса го¬
раздо меньшего, чем е), то при обходе точкой п этойокружности вектор пп', очевидно, повернется на угол 0,
так как его начало п будет все время лежать на этой
малой ^окружности, а его конец — внутри некоторой
весьма малой области вне этой окружности. И мы полу¬
чим противоречие, показывающее, что длины f всех
векторов смещения не могут быть больше некоторой
положительной константы е, т. е. что среди них есть
сколь угодно короткие.§ 7. ДАЛЬНЕЙШИЕ ТОПОЛО¬
ГИЧЕСКИЕ ТЕОРИИВ начале статьи топологические свойства были опре¬
делены как свойства, инвариантные относительно все¬
возможных взаимно однозначных и взаимно непрерыв¬
ных отображений. Если ограничиться несколько менее
широкой группой отображений, мы придем к рас¬
смотрению несколько менее стойких геометрических
свойств. Особенно важны: а) свойства, инвариантные
относительно группы равномерно непрерывных преоб¬
разований, и б) свойства, инвариантные относительно
группы гладких преобразований (см. дальше).а)	Равномерная топология, так называемая геомет¬
рия близости (А. Вейль, В. Ефремович, 1935 г.), изучает
свойства, не нарушающиеся ни при каких взаимоодно¬
значных^ в обе стороны равномерно непрерывных пре¬
образованиях (такие преобразования называются экви-
морфизмами). Если в обычной топологии основным
понятием служит бесконечная близость точки к множе¬
ству, то здесь таким понятием оказывается бесконечная
близость двух множеств. Будем говорить, что два мно¬
жества М и N «бесконечно близки», если, перемещая
точку а в множестве М, а точку в в множестве N, можноРис. 16. Отображение внутренности круга на плос¬
кость неравномерно-непрерывно. Линии А ,В на кру¬
ге близки, их образы А",В" на полусфере также близ¬
ки, их образы на плоскости А', В' не близкисделать расстояние ab сколь угодно малым. Заметим,
что при этом может случиться, что ни в одном из этих
множеств нет фиксированной точки, «близкой» к друго¬
му (гипербола и ее асимптота). Отображение одной фи¬
гуры в другую называется равномерно непрерывным,
если оно переводит любые «близкие» множества А и В
первой из них в «близкие» же множества А' и В' вто¬
рой ■.Приведенное выше (рис. 6) отображение внутрен¬
ности круга на всю плоскость непрерывно, но не равно¬
мерно-непрерывно. Действительно, если рассмотреть на
этой плоскости (рис. 16) две параллельные прямые А' и
В', которые, конечно, суть не «близкие» множества, то
их прообразы А и В на круге окажутся «близкими».
Внутренность круга и бесконечная плоскость гомео-
морфны, но не эквиморфны.Важным примером гомеоморфных, но не эквиморф-
ных фигур могут служить евклидова плоскость и пло¬
скость Лобачевского: все топологические свойства их
одинаковы, но равномерно-топологические — совсем
различны. То же можно сказать о параболоиде враще¬
ния и гиперболическом параболоиде (последний экви-
морфен обычной плоскости).б)	Дифференциальная топология изучает свойства,
не нарушающиеся ни при каких гладких преобразовани¬
ях (диффеоморфизмах). Так называются взаимно одно¬
значные преобразования фигур, которые могут быть
заданы в координатах, непрерывно дифференцируемы¬
ми функциями (прямого и обратного отображений). Ко¬
нечно, из диффеоморфности двух фигур следует их го¬
меоморфность, но, разумеется, не наоборот. Так, окруж¬
ность, кардиоида (замкнутая линия с точкой возврата)
и треугольник гомеоморфны, но не диффеоморфны.Особый интерес представляет изучение с этой точки
зрения гладких многообразий (многообразия с непре¬
рывно изменяющейся касательной плоскостью). Начало
систематическому их изучению положил Л. С. Понтря-
гин в первой половине сороковых годов.До недавнего времени математики думали, что лю¬
бые два гомеоморфных гладких многообразия диффео-1	Можно доказать, что это определение равномер¬
ной непрерывности эквивалентно обычному определе¬
нию равномерной непрерывности функций, даваемому
в учебниках.
28 Математикаморфны. Этой наивной уверенности неожиданно нанес
в 1956 г. удар молодой американский математик Мил-
нор, показавший, что существует семимерное гладкое
многообразие, гомеоморфное, но не диффеоморфное
семимерной сфере. Была проделана большая работа
по изучению диффеоморфизмов топологических сфер
различного числа измерений.Весьма важный вклад в изучение диффеоморфиз¬
мов более общих многообразий внес молодой москов¬
ский математик С. П. Новиков (1964г.). Им, в частности,
была доказана топологическая инвариантность циклов
Понтрягина.§ 8. ДВА ПРИЛОЖЕНИЯ ТОПОЛОГИИУпомянем два из числа самых знаменитых прило¬
жений топологии.а)	Римановы поверхности. Переменная W
называется алгебраической функцией от переменной Z,
если она есть корень алгебраического уравнения п-ой
степени, коэффициенты которого суть многочлены от
Z с заданными, вообще говоря, комплексными коэффи¬
циентами. Все остальные функции W от Z — тригономет¬
рические, логарифмы и т. д.— называются трансценден¬
тными. Алгебраические функции в некотором смысле —
самые простые. Оказывается, что истинные закономер¬
ности алгебраических функций обнаруживаются только,
если рассматривать переменную Z для всех возможных
комплексных значений х + iy, т. е. во всех точках (х, у)
комплексной плоскости. Так как уравнение n-ой степени
имеет при любом Z, вообще говоря, п различных реше¬
ний, то W есть п-значная функция от Z. Риман показал,
что если плоскость Z покрыть п листами, пересекающи¬
мися между собою и определенным образом переходя¬
щими друг в друга, то на этой п-листной поверхности
W будет уже однозначной функцией от лежащей на
ней точки Z. Если при помощи известной всем карто¬графам стереографической проекции спроектировать
эту поверхность на сферу, то мы получим некоторую
п-листную замкнутую поверхность с самопересечения¬
ми. Если не обращать внимания на эти пересечения, как
говорилось уже на стр. 23, а учитывать связность по¬
верхности только вдоль нее самой, то ее можно «рас¬
править» или в сферу, или в тор, или в поверхность
«кренделя» с несколькими «дырками». Для данной ал¬
гебраической функции этот «крендель» имеет вполне
определенное число «дырок», т. е. определенный род.
Оказывается, что в теории алгебраических функций род
р функции играет гораздо более важную роль, чем сте¬
пень п определяющего ее уравнения. Интегралы от
функций W по замкнутым путям периодические, и пе¬
риоды их соответствуют неприводимым замкнутым пу¬
тям на ее римановой поверхности (на «кренделе»),б)	Теоремы о существовании решений
уравнений.Различные теоремы о неподвижных точках, напри¬
мер доказанная выше теорема Брауэра, прилагаются к
доказательствам существования решений разных видов
уравнений (дифференциальных, интегральных, функцио¬
нальных...). В частности, из теоремы Банаха, аналогичной
теореме Брауэра, утверждающей, что так называемые
«сжатые» отображения «полных» пространств всегда
имеют одну и только одну неподвижную точку, совсем
просто следует существование и единственность реше¬
ний дифференциальных и интегральных уравнений весь¬
ма общего вида.♦Советские математики, начиная с 20-х годов, внесли
большой вклад в топологию. Особенно важные резуль¬
таты принадлежат П. С. Александрову, А. Н. Колмогоро¬
ву, Л. С. Понтрягину и рано погибшему П. С. Урысону.
В последние годы успешно работают в этой области со¬
ветские математики, ученики Понтрягина, В. А. Рохлин,
М. М. Постников и С. П. Новиков.
Биохимия 20ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЙ РОСТ
ГЛАЗАМИ БИОХИМИКАВ. С. ШапотЧлен-корреспондент Академии медицинских наук СССРОчевидно, что полное знание осо¬
бенностей обмена веществ, которые
отличают раковую клетку от нормаль¬
ной и порождают ее злокачествен¬
ность, должно явиться основным ус¬
ловием для научно обоснованной, ус¬
пешной борьбы со страшной опасно¬
стью, подстерегающей человека,—
злокачественными новообразова¬
ниями.Биохимическая литература, посвя¬
щенная этому вопросу, почти необо¬
зрима. Не раз казалось, что наука
уже совсем близка к успеху и типич¬
ные для раковой клетки черты обме¬
на смогут быть, наконец, названы. Од¬
нако fCKOpe становились известными
опухоли, у которых эти черты отсут¬
ствовали, но обнаруживались у неко¬
торых типов нормальных клеток. Так,
аэробный гликолиз 1 оказался свойст¬
венным не только опухоли, но также
и эмбриональной ткани, тогда как
я определенных вариантах опухоли
молочной железы он не проявлялся
вовсе.Что касается обратного пастеров¬
ского эффекта (подавления дыхания
гликолизом), якобы специфичного
для раковой клетки, то он был найден
у сперматозоидов.Эти разочарования в какой-то ме¬
ре можно объяснить двумя обстоя¬
тельствами. Во-первых, эксперименты
проводились в пробирке, что позво¬
ляло выявлять лишь потенциальные
способности раковых клеток, а не
возможности их реализации в орга¬
низме, где развивается опухоль. Во-
вторых,'и это самое главное, иссле-! Гликолиз — ферментативное рас¬
тепление глюкозы до молочной кис¬
лоты,'протекающее через множество
(не менее пятнадцати) промежуточ¬
ных реакций. Как правило, у нормаль¬
ных клеток в аэробных условиях, т. е.
при доступе кислорода, гликолиз по¬
давлен (прямой пастеровский эф¬
фект).дователи обычно не связывали по¬
иски специфических биохимических
особенностей опухолей с возникно¬
вением у них новых биологических
свойств — злокачественности. Поэто¬
му случайные отклонения от нор¬
мального обмена могли приниматься
за коренные биохимические особен¬
ности.На самом же деле необходимо
вскрывать биохимические процессы,
лежащие в основе таких свойств опу¬
холи, как инвазивность, деструктив¬
ный характер роста (способность вы¬
зывать гибель соседних нормальных
тканей и занимать их место), как ав¬
тономность (способность расти, не
подчиняясь регулирующим воздейст¬
виям организма или соседних кле¬
ток). Остается также неизвестным, ка¬
кие именно изменения поверхности
раковых клеток позволяют им отры¬
ваться от периферических слоев ос¬
новной опухоли, циркулировать по
лимфатическим и кровеносным путя>л
и давать начало новой опухоли (ме¬
тастазу) в органе, отдаленном от пер¬
воначального очага злокачественного
роста.Эти задачи, к сожалению, еще
очень далеки от разрешения. Конк¬
ретно сейчас можно лишь наметить
перспективные направления, касаю¬
щиеся отдельных вопросов, а частно¬
сти природы деструктивного роста
опухоли. С этой целью, прежде всего,
обратимся к особенностям энергети¬
ки раковых клеток.ЭНЕРГЕТИКА РАКОВОЙ
КЛЕТКИДо сих пор еще широко распро¬
странен взгляд, согласно которому в
опухоли нарушен энергетический об¬
мен. Полагают, что в дыхательном ап¬
парате раковой клетки имеются изъя¬
ны, и дыхание в ней ослаблено. В ли-Владимир Сергеевич Шапот. Член-
корреспондент АМН СССР, профес¬
сор, работает в Институте экспери¬
ментальной и клинической онколо¬
гии АМН СССР. Основные работы
посвящены регуляции энергетиче¬
ского обмена животных клеток. Эти
исследования послужили основой
для изучения явлений, обусловли¬
вающих особую чувствительность
головного мозга к кислородной не¬
достаточности, а также истощения
центральной яервной системы. Часть
работ посвящена биохимии ну¬
клеиновых кислот и биохимии опу¬
холей.
30 БиохимияА	Б	Вминуты	минуты	минутыРис. 1. Полярографические (вольтамперные) кривые, отражающие скорость потребления кислорода тканью после
пережатия артерии: А — перевивные опухоли; В — спонтанные опухоли животных; В — опухоли человека.
1	— пормальпые_ткапи; 2 — опухолитературе действительно встречается
немало указаний на пониженное со¬
держание в опухолях некоторых ды¬
хательных ферментов. Однако эти
данные не могут служить достаточ¬
ным основанием для заключения о
дефектности дыхания опухоли и ее
энергетического обмена в целом. По¬
добное заключение, прежде всего,
противоречит опыту. Наиболее злока¬
чественные опухоли интенсивно ра¬
стут и, следовательно, деление их
клеток обеспечивается энергетически
в полной мере. Кроме того, Б. Чанс
(США) установил, что в дыхательном
аппарате асцитных (т. е. развиваю¬
щихся в жидкостях тела) раковых
клеток существуют резервы, позво¬
ляющие им в определенных условиях
увеличивать интенсивность дыхания в
2—3 раза.Н.	В. Ельцина в нашей лаборато¬
рии на тех же клетках выяснила, что
их дыхание физиологически полно¬
ценно и при выключении гликолизаспособно обеспечить как нормальную
скорость ресинтеза аденозинтрифос-
фата (АТФ), за счет энергии которого
протекают все процессы в клетке, так
и ресинтез белков из готовых амино¬
кислот.Ее расчеты показывают, что дыха¬
ние раковой клетки может подавлять
процесс гликолиза в неменьшей ме¬
ре, чем дыхание нормальной клетки
(пастеровский эффект), хотя это по¬
давление и не полное из-за высокой
интенсивности гликолиза в опухоли.Дыхание раковой клетки, правда,
имеет одну особенность, значение ко¬
торой еще не понято: в отличие от
нормальной, раковая клетка в каче¬
стве субстрата дыхания использует не
глюкозу, а находящиеся внутри клет¬
ки другие вещества, возможно, со¬
держащие липиды. Поэтому для под-'	w -Г**держания дыхания ей достаточно
внутренних ресурсов.Итак, опухолевая клетка обладает
не одним, как нормальная, а двумяполноценными энергетическими меха¬
низмами: дыханием и гликолизом; по¬
этому нет никаких оснований говоритьо	дефектности ее энергетического
обмена. Однако тут встает новый во¬
прос: хотя дыхание в раковой клетке
и полноценно, но при условии опти¬
мального содержания кислорода в
окружающей среде в состоянии ли
она реализовывать эту свою потенци¬
альную способность в организме при
скудном кровоснабжении опухоли?
Известно, что скорость кровотока в
гепатоме (рак печени) в 10—40 раз
ниже, чем в здоровой печени. Ем¬
кость сосудистой сети опухоли в 3—4
раза меньше, чем в нормальной тка¬
ни, из которой опухоль произошла.
Все это должно создавать в опухоли
состояние резкой гипоксии (недоста¬
точное снабжение кислородом).И действительно, содержание ки¬
слорода в злокачественной опухоли
составляет лишь 10—20% от его кон¬
центрации в прилегающих нормаль-
Биохимия<D=*-QОг объемн. %Рис. 2. Зависимость скорости деления раковых клеток от
кислородного режиманых тканях. Так, в асцитной жидкости
брюшной полости, окружающей клет¬
ки мышиного рака (карцинома Эрли¬
ха), найдено лишь 0,5—1,5 объемных
процента кислорода. Это заставляет
усомниться в том, что дыхание опу¬
холи в организме может служить для
нее существенным источником энер¬
гии. Однако, не говорит ли низкое со¬
держание кислорода в опухоли о
чрезвычайно быстром его потребле¬
нии клетками опухоли и относительно
медленном поступлении из организ¬
ма? На это должны были ответить
опыты на целом организме.С. Б. Таги-заде (Баку) по моему
предложению исследовал на мышах
пастеровский эффект в клетках кар¬
циномы Эрлиха. Оказалось, что его
можно уловить лишь при введении
кислорода в брюшную полость мы¬
ши, ибо обычное содержание кисло¬
рода в асцитной жидкости совершен¬
но недостаточно для реализации по¬
тенциальной дыхательной активности
раковых клеток.Ю. И. Рампан (Москва) в прямых
опытах сравнивал интенсивность ды¬
хания нормальных тканей и опухолей
в организме. Он исследовал 55 крыс
с перевивной саркомой, 27 собак с
естественно возникшими злокачест¬
венными опухолями и 16 людей, боль¬
ных злокачественной меланомой ко¬
нечности. При помощи специального
платинового электрода он полярогра¬
фически (строя вольтамперные кри¬
вые) измерял содержание кислорода
в ткани до и после пережатия соот¬
ветствующей артерии, которое мо¬
ментально прекращало доступ кисло¬
рода в ткань или опухоль (местная
аноксия). По скорости исчезновения
кислорода из ткани судили об интен¬
сивности ее дыхания. Как видно из
рис. 1, все три категории опухолей в
организме дышат значительно слабее,
чем нормальные ткани. Наинизший
уровень дыхания отмечен у самых
злокачественных — перевивных опу¬
холей. Следовательно, в организме
опухоль не может реализовать своидыхательные потенции. В таком слу¬
чае можно было бы предположить,
что при достаточном снабжении кис¬
лородом опухоль будет расти бы¬
стрее.Недавно Э. Негелейн (ГДР) ис¬
следовал способность к размножению
асцитных клеток рака Эрлиха в за¬
висимости от содержания кислорода
в окружающей среде и получил па¬
радоксальные результаты. Оказалось,
что 0,2—1,5 объемных процента кис¬
лорода— наилучшие условия для де¬
ления раковых клеток. Повышение
содержания кислорода до 3% начи¬
нает слегка тормозить рост опухоли,
а газовая смесь из 20% кислорода
и 80% азота подавляет размножение
на 60% (рис. 2). Любопытно, что,
по данным Э. Негелейна, минималь¬
ное количество кислорода совер¬
шенно необходимо для развития опу¬
холи — в анаэробных условиях раз¬
множения раковых клеток не проис¬
ходит. Автор не объясняет этого
явления, но, исходя из результатов
опытов Н. В. Ельциной, оно может
быть истолковано следующим об¬
разом.Несмотря на то, что гликолиз
способен энергетически обеспечит.,
все синтезы в раковой клетке, пол¬
ное использование углеродного ске¬
лета глюкозы как строительного ма¬
териала для белков идет лишь при
одновременном протекании про¬
цессов дыхания и гликолиза. По дан¬
ным Н. В. Ельциной, включение ме¬
ченного радиоактивным углеродом
скелета глюкозы в белки в присут¬
ствии кислорода увеличивается в
15—20 раз. Следовательно, необхо¬
димость для раковой клетки 'про¬
цесса дыхания, протекающего хотя
бы на низком уровне, определяется
его вспомогательной, пластической
ролью, т. е. обеспечением клетки
строительным материалом.Основным же источником энер¬
гии в раковой клетке служит процесс
гликолиза, как это еще свыше соро¬
ка лет тому назад постулировал зна¬
менитый немецкий ученый О. Вар¬
бург. В последующие годы, правда,
возникали сомнения в справедливо¬
сти этого постулата, но они рассея¬
лись после фундаментальных иссле¬
дований Д. Берка (США), опублико¬
ванных в 1967 г. Д. Берк изучил бо¬
*2 Биохимиялее десяти экспериментальных гепа-вание прямой связи между степенью
том, отличающихся друг от другаэлокачественности и величиной ана-
степенью злокачественности. Средиэробного гликолиза (рис. 3).
них были и очень агрессивные опу- С постулатом О. Варбурга согла-
холи, вызывающие гибель животныхсуются также результаты недавних
в течение двух недель после пере-исследований П. Гуллино (США). При
еивки, и медленно растущие опухоли помощи специальной микродиффузи-
с годовым сроком развития, морфо-онной камеры с микропористыми
логически мало отличающиеся отстенками и отводной трубкой, вжив-
нормальной печени. На этом мате-ляемой под кожу или в район опухо-
риале Д. Берк установил существо-ли, он получил возможность анали¬зировать межклеточную жидкость,
которая самопроизвольно насасыва¬
лась в камеру вследствие повышенно¬
го давления в ткани. В межклеточ¬
ной жидкости всех исследованных им
перевивных опухолей, в том числе и
гепатом с минимальными отклоне¬
ниями, уровень молочной кислоты —
конечного продукта гликолиза — был
значительно выше, чем в межклеточ¬
ной жидкости нормальных тканей. ЭтоV сильно злокачественныегепатомы
(3683, Н35-7С2)гепатома 3924 Апромежуточная гепатома (7288 С)минимальная гепатома 5123 -CDi Н35субминим. гепатома (8624, 77948, 7787, 7793)
нормальная печеньскорость	^ 2
роста гепатом в условных единицахРис. 3. Сопоставление интенсивности анаэробного гликолиза гепатомы со скоростью ее роста
Биохимия КЗРис. 4. Гепатома-5123 с вживленной микродиффузионной камерой, связанной с организмом тяжом, через кото¬
рый преходят артерия и вена. Видна отходящая от камеры трубочка с интерстициальной (межклеточной) жид¬
костью (а); поперечный разрез через растущую подкожно карциному Уокера с вживленной микродиффузионнойкамерой (б)говорит об интенсивном гликолизе —
характерной черте обмена в раковых
клетках.Итак, высокая интенсивность гли¬
колиза — одно из фундаментальных
свойств раковых клеток. Как же это
свойство связано с биологией злока¬
чественных опухолей? Мы полагаем,
что способность опухоли к интенсив¬
ному гликолизу имеет прямое отно¬
шение к одному из основных прояв¬
лений злокачественности, а именно —
к деструктивному росту, в результа¬
те которого опухоль вызывает гибель
окружающих тканей и, увеличивая
свою массу за счет нерегулируемого
организмом деления раковых клеток,
занимает место разрушаемых ею нор¬
мальных /тканей.ПРИРОДА ДЕСТРУКТИВНОГО
РОСТА ОПУХОЛИПрироду этого свойства опухоли
пытаются объяснить, исходя из двух
совершенно различных позиций. Од¬
ни считают, что опухоль выделяеткакие-то ядовитые вещества, пора¬
жающие нормальные ткани, но не
действующие на саму опухоль. Од¬
нако такие гипотетические вещества
не были найдены, и тогда решили,
что эту роль играют некоторые фер¬
менты, выделяемые опухолью в окру¬
жающую среду, например, расщеп¬
ляющие белки (протеолитические)
или расплавляющие межклеточное ве¬
щество (муколитические ферменты).
Опыт заставил отбросить и это пред¬
положение.В отношении протеолитических
ферментов была даже обнаружена
обратная зависимость между фер¬
ментной активностью опухоли и ее
способностью разрушать соседние
нормальные ткани. Кроме того, в ла¬
боратории Ю. М. Васильева (Москва)
8. Ноль недавно показала, что даже
прямой контакт ткани нормальной
почки с клетками пересаженной мы¬
ши растущей саркомы не приводит к
каким-либо морфологическим изме¬
нениям структуры почечных каналь¬цев. Распад ядер нормальных клеток
начинается лишь после того, как ка¬
нальцы оказываются полностью окру¬
женными опухолью и, таким образом,
изолированными от соседних участков
нормальных тканей и организма в це¬
лом. В случае непосредственного воз¬
действия протеолитических фермен¬
тов опухоли на нормальные клетки
картина была бы совсем иной.По мнению других, опухолевые
клетки обладают какими-то преиму¬
ществами обмена перед нормальны¬
ми и успешно конкурируют с ними
в захвате питательных веществ, кото¬
рые в результате становятся недо¬
ступными для нормальных клеток, и
последние гибнут от голода.Вторая точка зрения представля¬
ется нам наиболее правдоподобной.
Мы вместе с Э. Г. Горожанской по¬
лучили возможность конкретно ис¬
следовать этот вопрос и понять, ка¬
ким образом и при помощи каких
механизмов может осуществляться
подобная конкуренция.3 Природа, № 3
8J: БиохимияВоспользовавшись высокоспеци¬
фичным ферментативным методом
определения глюкозы и значительно
повысив его чувствительность, мы пы¬
тались измерить содержание глюкозы
в асцитической жидкости карциномы
Эрлиха, развивающейся в организме.
Казалось естественным предполо¬
жить, что интенсивный гликолиз ра¬
ковых клеток должен быть обеспе¬
чен высоким содержанием глюкозы
(т. е. субстрата) в окружающей сре¬
де. Каково же было наше удивление,
когда мы ни в одном случае не смог¬
ли обнаружить в асцитической жид¬
кости даже следов глюкозы, хотя ме¬
тод позволял определять 0,008 мг%
глюкозы. Вместе с тем в асцитиче¬
ской жидкости непрерывно образо¬
вывалась молочная кислота, что го¬
ворило о постоянно идущем процес¬
се гликолиза. Загадка была разреше¬
на простым экспериментом.У мыши с карциномой Эрлихаизвлекали асцитическую жидкость
вместе с раковыми клетками (рис. 4);
жидкость отделяли от клеток центри¬
фугированием и вводили обратно в
брюшную полость той же мыши. Уже
через несколько минут в жидкости
(не содержавшей на этот раз клеток-
потребителей) появлялась глюкоза,
уровень которой плавно поднимался
до 65—70 мг% и затем поддерживал¬
ся на такой высоте. В этот момент
в брюшную полость той же мыши
вводили ее раковые клетки. И уро¬
вень глюкозы за пять — десять минут
снова падал до нуля (рис. 5). Очевид¬
но, очень низкое содержание глюко¬
зы в жидкости, окружающей раковые
клетки (в 10 000 раз более низкое,
чем в кроаи), является на самом де¬
ле динамической величиной, опреде¬
ляемой двумя процессами: быстрым
потреблением раковыми клетками
глюкозы и относительно медленным
поступлением ее из организма.Оказалось, что это явление на¬
блюдается не только в случае асцит¬
ных опухолей, а представляет собой
общую закономерность. Так, П. Гул-
лино (США) обнаружил при помощи
своей микродиффузионной камеры,
что если солидная опухоль разра¬
стаясь, охватывала камеру кольцом,
отделяя ее от нормальной ткани, то
из межклеточной жидкости практиче¬
ски исчезала глюкоза и снова появ¬
лялась лишь после повторных введе¬
ний ее животному, когда усиленное
поступление из крови уравновешива¬
ло потребление глюкозы опухолью.На основании множества хорошо
воспроизводимых кривых, подобных
той, которая изображена на рис. 5,
мы смогли подсчитать примерную по¬
тенциальную и реальную скорости
потребления глюкозы раковыми клет¬
ками в организме. Очевидно, что ре¬
альная скорость потребления не мо¬
жет быть выше скорости поступле¬
ния глюкозы в жидкость брюшной по¬
лости, поскольку ее содержание
здесь поддерживается на предельно
низком уровне. Скорость поступления
глюкозы легко вычислить из началь¬
ного отрезка кривой 1. Потенциаль¬
ная же скорость потребления глю¬
козы вычисляется из начального от¬
резка кривой 2, когда содержание
глюкозы высокое. Выяснилось, что
потенциальная скорость потребления
глюкозы в 16 раз превышает реаль¬
ную!В этом огромном разрыве скоро¬
стей, на наш взгляд, заложен важный
биологический смысл. Столь сильное
превышение потенциальной скорости
потребления опухолью глюкозы (т. е.
гликолиза) над реальной скоростью
приводит к снижению динамической
концентрации глюкозы до практиче¬
ски неуловимого уровня. Это и обус¬
ловливает преимущества раковой
клетки перед нормальной в их конку¬
ренции за жизненно необходимое ве¬
щество.Опухоль в окружающей среде
создает как бы мертгое простран¬
ство, непрестанно выкачивая из нее
глюкозу, подобно мощному насосу.1 Солидная, т. о. «плотная», форма
опухоли, развивающейся не в жид¬
кости организма, как асцитная форма,
а непосредственно в его тканях в
виде узлов.клетки1	vРис. 5. Изменения в содержании глюкозы в асцитной жидкости мыши. 1 —
накопление глюкозы при введении асцитной жидкости, свободной от клеток;
2 — падение содержания глюкозы при введении в асцитную жидкость рако¬
вых клеток; стрелка — введение клеток
Биохимия 85В результате этот жизненно важный
метаболит становится практически не¬
доступным прилегающим нормаль¬
ным тканям, и они обрекаются на ги¬
бель. Такой вывод вполне согласует¬
ся с наблюдениями цитологов. Опу¬
холевые клетки непосредственно не
разрушают соседние ткани. Они пере¬
двигаются по межклеточным ходам,
оттесняя нормальные клетки. Распад
последних наступает лишь с того мо¬
мента, когда опухоль, разрастаясь,
изолирует определенный участок нор¬
мальной ткани, охватывая его со всех
сторон. Но это как раз и есть то ус¬
ловие, при котором, судя по уже ци¬
тированным данным П. Гуллино, из
межклеточной жидкости опухоли ис¬
чезает глюкоза.Каковы же особенности фермент¬
ного аппарата раковой клетки, позво¬
ляющие ей выходить победителем в
борьбе с нормальными клетками за
глюкэзу и потреблять ее даже тогда,
когда она находится в ничтожной кон¬
центрации в окружающей среде?Планируя соответствующие ис¬
следования, мы предположили, что на
поверхностных (плазматических) мем¬
бранах раковых клеток должен нахо¬
диться, по крайней мере, первый
фермент гликолиза — гексокиназа, ко¬
торый, фосфорилируя глюкозу до
глюкоэо-6-фосфата, вовлекает тем са¬
мым глюкозу в длинную цепь фер¬
ментативных превращений, заверша¬
ющуюся образованием молочной
кислоты. Гексокиназа к тому же ли¬
митирует скорость всего процесса
гликолиза в целом (С. А. Нейфах —
СССР, Ленинград; Э, Рэкер, С. Вейн-
гауз — США). Мы полагали далее, что
гексокиназа, локализованная в мемб¬
ранах, обладает способностью ката¬
лизировать реакцию с большой ско¬
ростью при очень низкой концентра¬
ции глюкозы.Первым нашим шагом было пре¬
паративное выделение плазматиче¬
ских мембран гепатомы и здоровой
печени, в .минимальной степени «за¬
грязненных» другими внутриклеточ¬
ными структурами. С. Я. Давыдова с
сотрудниками выяснила, что в мем¬
бранах крысиной гепатомы Зажделя и
мышиной гепатомы штамма-22 Гель-
штейн действительно локализована
гексокиназа, тогда как в плазматиче¬
ских мембранах печени крысы (рис. 6)и мыши этот фермент не обнаружи¬
вается. В 1966 г. об аналогичном фак¬
те, относящемся к другому типу ге¬
патом, сообщил голландский биохи¬
мик П. Эммелот.	’Далее мы сравнили условия для
проявления активности «мембранной»
гексокиназы и гексокиназы раствори¬
мой части измельченной печени и на¬
шли между ними существенные отли¬
чия. Гексокиназа из печени оказа¬
лась активной лишь при высокой кон¬
центрации глюкозы, в то время как
«мембранная» гексокиназа опухоли
проявляла высокую активность уже
при крайне низкой ее концентрации.
Стало ясно, что в мембранах раковых
клеток преобладает иной «сорт» гек-
сокиназы, чем в печени.Группа Т. Шимке (США) в 1965 г.
обнаружила, что в печени млекопи¬
тающих содержится не один, а три
типа гексокиназы, являющихся изози¬
мами, т. е. различными молекулярны¬
ми сортами фермента, катализирую¬
щими одну и ту же реакцию. Их лег¬ко разделить при помощи электро¬
фореза на крахмальном геле (рис. 7),
или путем ионообменной хроматогра¬
фии на колонке ДЭА-целлюлозы. Са¬
мое важное для нас заключается в
том, что по данным Т. Шимке, эти
изозимы гексокиназы резко отлича¬
ются друг от друга по своим катали¬
тическим свойствам.Изозим III — самый эффективный
катализатор из трех изозимов гексо¬
киназы; половина максимальной ско¬
рости реакции в его присутствии до¬
стигается при концентрации глюкозы
на два порядка ниже, чем это требу¬
ется для изозима II, и на один поря¬
док ниже, чем для изозима I. Иными
словами, изозим III обладает особен¬
но высоким «родством» со своим суб¬
стратом — глюкозой.Естественно предположить, что в
плазматических мембранах опухоли
сосредоточен именно изозим III. В
настоящее время в нашей лаборато¬
рии ведутся опыты по выделению
гексокиназы из мембран и точнойРис. 6. Электрономикрограмма плазматических мембран печени крысы,
выделенных препаративно. (Увеличение — 17 800)3*
8в Биохимияотносительные
величины сродства
изозимов гексокиназы
к глюкозеРас. 7. Электрофоретическое разделение изозимов гексокиназы печеникрысыидентификации ее изозимов. Если
предположение о преобладании изо-
зима III в плазматических мембранах
окончательно подтвердится, то это
послужит серьезным подкреплением
развиваемой нами изозимной гипоте¬
зы, согласно которой особенности об¬
мена раковой клетки могут быть объ¬
яснены своеобразным перераспреде¬
лением изозимов ключевых фермен¬
тов. В раковой клетке они оказывают¬
ся в ином количественном соотноше¬нии и в иной внутриклеточной лока¬
лизации, чем в нормальной клетке.Дальнейшее исследование плаз¬
матических мембран гепатомы пока¬
зало, что в дополнение к гексоки-
назе в них сосредоточен весь набор
ферментов гликолиза, -^способный
превращать глюкозу в молочную
кислоту, тогда как в мембранах нор¬
мальной печени этого не наблюда¬
ется.Если справедливо наше предпо¬ложение о локализации изоэима III
гексокиназы в поверхностных мем¬
бранах опухолевых клеток, то ста¬
новится понятной их загадочная спо¬
собность сбраживать глюкозу, нахо¬
дящуюся в ничтожной концентрации.
Благодаря иэозиму III глюкоза улав¬
ливается из сильно разбавленного
раствора и фосфорилируется на по¬
верхности клетки. После этого глю¬
коза, превратившись в глюкоэо-6-фос-
фат, становится доступной для осталь¬
ных ферментов гликолиза, также со¬
средоточенных в мембранах.Гексокиназа — ключевой фер¬
мент гликолиза, ибо ее недостаток
в нормальной клетке ограничивает
скорость всего процесса в целом,
тогда как остальные ферменты гли¬
колиза ею вырабатываются в доста¬
точном количестве; раковая же клет¬
ка синтезирует гексокиназу а избыт¬
ке. Эта особенность свойственна
именно злокачественной опухоли, что
наглядно иллюстрируют опыты Г.
Зюдова (ГДР). Он показал, что сум¬
марная активность гексокиназы пе¬
чени нарастает в процессе химиче¬
ского канцерогенеза. В предопухоле¬
вом состоянии она в три раза пре¬
вышает исходную величину, а после
образования гепатомы — уже в 8—10
раз; в регенерирующей же печени —
нормальной быстрорастущей ткани —
активность гексокиназы даже не¬
сколько падает.Недавно выяснилось, что спо¬
собность злокачественных клеток к
синтезу больших количеств гексоки¬
назы представляет большой практи¬
ческий интерес. Дело в том, что
плазматические мембраны раковых
клеток обладают повышенной про¬
ницаемостью. Это приводит к «ис¬
течению» из клеток во внешнюю сре¬
ду некоторых ферментов. В лабора¬
тории С. А. Нейфаха это свойство
опухолей попытались использовать
для разработки дополнительного диа¬
гностического теста злокачествен¬
ных заболеваний.Прежде всего было установлено,
что в сыворотке крови здоровых
животных и людей гексокиназа отсут¬
ствует. Клетки же карциномы Эрлиха
в организме постоянно продуцируют
гексокиназу, которая постепенно пе¬
реходит в кровь. Различные «сорта»
крысиной гепатомы, перевиваемые
Биохимия 87под кожу и внутрибрюшинно, тоже
продуцируют гексокинаэу и выделя¬
ют ее в межклеточную жидкость и
плазму, откуда гексокиназа перехо¬
дит в кровь.Подобное явление наблюдается
и у людей со злокачественными за¬
болеваниями. При обследовании 20Э
больных раком различных органов
положительный гексокиназный тест
дало 74%. Среди обследованных 63
человек с другими заболеваниями
положительный гексокиназный тест
был найден только у 31%. Таким об¬
разом, этот тест для диагностики рака
не может иметь абсолютного значе¬
ния. Но ценность теста повышается
при его использовании для обследо¬
вания детей с различными формами
злокачественных заболеваний крови.
Так, из 107 подобных больных гексо¬
киназный тест оказался положитель¬
ным в 100% случаев, тогда как при
незлокачественных заболеваниях
крови ответ в подавляющем числе
случаев был отрицательным.Исследование желудочного сока
больных раком желудка также дало
высокое ^совпадение положительного
гексокиназного теста, причем уровень
гексокиназы в соке был значительно
выше, чем в сыворотке крови. Желу¬
дочный сок больных хроническим
гастритом (46 случаев) не содержал
гексокиназы. Изложенное позволяет
надеяться, что уже в недалеком бу¬
дущем гексокиназный тест войдет
в арсенал повседневных лабора¬
торных анализов и таким обра¬
зом будет использован новый, науч¬
но обоснованный путь для диагно¬
стики злокачественных заболеваний.ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ
ЗЛОКАЧЕСТВЕННОГО
ПЕРЕРОЖДЕНИЯ КЛЕТОКОсобую важность для понимания
природы злокачественного перерож¬
дения имеет раскрытие его генети¬
ческой сущности. До недавнего вре¬
мени наиболее распространенной бы¬
ла гипотеза о мутации соматических
(т. е. неполовых) клеток как основ¬
ной причины возникновения раковых
клеток. Опухолеродные вирусы тоже
рассматривались как мутагены, вы¬
зывающие перестройку генетического
аппарата, т. е. изменения в структур¬ных генах. Такое представление хоро¬
шо согласовалось с убеждением в
необратимости опухолевого процесса.В дополнение к данным об изме¬
нении нормального кариотипа1 у
злокачественно перерожденных кле¬
ток сильным подкреплением мутаци¬
онной гипотезы стало открытие в
1960 г. так называемой филадель¬
фийской хромосомы, т. е. специфи¬
чески укороченной 21-й хромосомы
при определенном злокачественном
заболевании белой крови у человека.
Эти факты, однако, никак не могут
исключить возможность возникнове¬
ния хромосомных аномалий в рако¬
вых клетках как результата, а не при¬
чины злокачественного перерожде¬
ния. Это тем более вероятно, что су¬
ществуют злокачественные опухоли с
совершенно нормальным кариотипом.
Кроме того, известны неканцероген¬
ные красители (4-аминоаэобензол и2-метил, диметиламиноаэобенэол),
вызывающие хромосомные аномалии,
подобные тем, которые индуцируют¬
ся родственными по структуре кан¬
церогенами.Сейчас накапливаются факты, ко¬
торые трудно примирить с мутацион¬
ной гипотезой рака. Они скорее сви¬
детельствуют в пользу иной точки
зрения, в пользу эпигеномной приро¬
ды злокачественного перерождения.
Эпигеномными (термин П. Г. Свет¬
лова, Ленинград) называют те изме¬
нения, которые не затрагивают струк¬
турные гены и не изменяют генети¬
ческую информацию, заложенную
в хромосомах (дезоксирибонуклеино¬
вых кислотах, или ДНК) данного
организма, а изменяют лишь направ¬
ление деятельности генетического
аппарата, определяют, какие именно
его участки будут активны, а какие
блокированы. Подобные явления про¬
исходят в процессе дифференциров-
ки, когда из одной эмбриональной
клетки развиваются десятки, сотни
различных типов клеток с разной мо¬
заикой активных и блокированных
участков генетического аппарата. Мы
пока не понимаем механизма, кото¬
рый позволяет наследственно закреп¬
лять эти изменения и передавать их1 Кариотип — совокупность хромо¬
сом, величина, число и форма кото¬
рых характерны для данного орга¬
низма.последующим поколениям клеток
при делении. Вскрытие этого меха¬
низма несомненно сильно продвинет
нас и в понимании природы злока¬
чественного перерождения.Обратимся теперь к фактам,
противоречащим мутационной гипо¬
тезе. Тератокарцинома — опухоль эм¬
брионального характера, встречающа¬
яся у человека и мыши, примеча¬
тельна тем, что представляет собой
хаотический конгломерат раковых
клеток и множества нормальных кле¬
ток различного типа. Американским
исследователям Л. Клейнсмиту и Г.
Пирсу (1964) удалось выделить из
этой опухоли одиночные эмбриональ¬
ные раковые клетки. Вводя по одной
такой клетке в брюшную полость
мышей, ученые вызывали у некоторых
из них развитие аналогичной опухо¬
ли. В такой новообразованной тера-
токарциноме вместе с раковыми
клетками возникли четырнадцать ти¬
пов нормальных дифференцирован¬
ных тканей. Итак, раковая клетка спо¬
собна породить не только себе по¬
добные, но и нормальные клетки!
Следовательно, одиночная раковая
клетка, сохранившая черты эмбрио¬
нальной, т. е. множественность по¬
тенций, дала начало гетерогенной
группе клеток, часть которых само¬
произвольно дифференцировалась.Известно, что в каждом органе
вырабатываются свойственные только
ему специфические антигены, т. е.
белки, которые могут быть выявлены
после взаимодействия с ними анти¬
тел, возникающих в сыворотке имму¬
низированного животного в ответ на
введение чужеродных белков, среди
которых имеется данный антиген.
Г. И. Абелев (Москва) в гепатоме
мышей обнаружил антиген, отсутст¬
вующий в нормальной ткани печени
взрослых животных. Первоначально
думали, что этот антиген свойствен
только опухоли, но вскоре тот же
овтор открыл этот антиген в печени
мышиного эмбриона и в регенериру¬
ющей печени взрослой мыши, т. е. в
печени, быстро восстанавливающей
свою исходную массу после частич¬
ного удаления органа. Следователь¬
но, информация на синтез этого «опу¬
холевого» антигена в скрытом виде
уже имелась в генетическом аппара¬
те ткани хозяина, а не возникла в
88 Биохимиярезультате мутации. Эта информация
была просто демаскирована.К подобным же фактам относят¬
ся и наблюдения лаборатории Ю. М.
Оленова (Ленинград) над выработкой
раковыми опухолями так называемых
гетероантигенов — белков, свойст¬
венных различным органам, не пора¬
женным опухолью. Например, в гепа-
томе был найден антиген, характер¬
ный для мышц, а в опухоли мышеч¬
ного происхождения — один из пече¬
ночных антигенов.Очень наглядны многочисленные
наблюдения относительно образова¬
ния некоторыми опухолями гормонов,
свойственных эндокринным железам,
в случаях, когда ткань, из которой
происходит опухоль, к ним не при¬
надлежит. Так, у человека раковая опу¬
холь легкого нередко вырабатывает
гормоны, свойственные гипофизу (ад-
ренокортикотропный, антидиуретиче-
ский) или поджелудочной железе
(инсулин). Все приведенные факты
указывают на то, что при злокачест¬
венном перерождении возникает на¬
следуемое изменение состояния ге¬
нетического аппарата, которое сопро¬
вождается деблокированием (активи¬
зацией) значительных групп генов,
существующих, но не функционирую¬
щих в нормальной ткани.В раковой клетке до сих пор не
найден ни один белок, который бы
не способна была выработать нор¬
мальная клетка в тот или иной пери¬
од своего развития. В то же время
мутации, затрагивающие структурные
гены (если эти мутации совместимы
с жизнью), проявляются в синтезе
клеткой новых белков. Поэтому мы
не имеем пока оснований принимать,
что при злокачественном перерож¬
дении происходит изменение генети¬
ческой информации.В дни расцвета мутационной
теории рака предпринималось много
попыток выявить химические или фи¬
зические различия между ДНК опу¬
холи и ДНК тканей организма хозяи¬
на. Однако все эти попытки окончи¬
лись неудачей. Недавно появилась
новая возможность исследования ну¬
клеиновых кислот, а именно — метод
гибридизации, который при сравне¬
нии двух образцов нуклеиновых кис¬
лот позволяет улавливать в них оди¬
наковые последовательности нуклео¬тидов, т. е. закодированную в этой
последовательности генетическую ин¬
формацию.При помощи этого метода аме¬
риканским ученым Э. Болтону, Б.
Мак-Карти и др. удалось установить
степень генетического родства раз¬
личных организмов. Схематически
суть метода заключается в следую¬
щем. ДНК одного организма из дву¬
спиральной формы превращают в од¬
нонитчатую, предупреждая обратное
сближение нитей. Затем инкубируют
эту ДНК с радиоактивной ДНК друго¬
го происхождения, также переведен¬
ной в однонитчатую форму, или с ра¬
диоактивной РНК в условиях, позво¬
ляющих спаривание азотистых осно¬
ваний при наличии сходства в после¬
довательностях нуклеотидов. Если в
двух образцах полинуклеотидных це¬
пей существуют гомологичные участ¬ки, то образуется истинный двунитча¬
тый гибрид, который можно отличить
от непрореагировавшей радиоактив¬
ной ДНК (или РНК) и таким образом
определить количество гибридизиро¬
вавшейся радиоактивной ДНК (или
РНК).Степень сходства между нуклеи¬
новыми кислотами опредёляют в опы¬
тах с конкурентным вытеснением.
Если смешать гибридизуемую радио¬
активную нуклеиновую кислоту с
тождественной, но немеченой нуклеи¬
новой кислотой, то чем больше от¬
носительное количество немеченого
компонента, тем более успешно он
будет конкурировать с меченым за
одни и те же участки в цепи ДНК и
тем меньше, следовательно, будет
гибридизоваться радиоактивной нук¬
леиновой кислоты. Конкуренция воз¬
растающих количеств тождественнойРис. 8. Кривые конкурентного вытеснения в опытах гибридизации ДНК:: ДНК. Кривая 1— вытеснение гибридизуемой радиоактивной РНК гепато-
ыы, тождественной немеченой РНК. Кривая 2— вытеснение гибридизуемой
радиоактивной РНК гепатомы немеченой РНК печени
Биохимия ®внерадиоактивной нуклеиновой кисло¬
ты дает основную контрольную кри¬
вую. Затем гибридизуемую радио¬
активную нуклеиновую кислоту сме¬
шивают с возрастающими количест¬
вами немеченой нуклеиновой кисло¬
ты иного происхождения; получаю¬
щуюся кривую сравнивают с конт¬
рольной.Таким способом Б. Хойер и Б.
Мак-Карти сравнили ДНК злокаче¬
ственно перерожденных и ДНК нор¬
мальных клеток мыши, а также ДНК
раковых и нормальных клеток чело¬
века. В обоих случаях ДНК опухоли
и ДНК хозяина вели себя как совер¬
шенно одинаковые соединения. При
всей бесспорности их результатов
можно, однако, усомниться в доста¬
точной тонкости этого метода, в его
способности выявлять незначитель¬
ные различия в нуклеотидных после¬
довательностях.Мы решили применить метод
гибридизации нуклеиновых кислот для
выяснения этого вопроса в другом
варианте. Общепринято, что актив¬
ность генов реализуется путем об¬
разования на соответствующих участ¬
ках ДНК, как на матрицах, их ком¬
плементарных копий в виде инфор¬
мационных РНК, программирующих
в клетке синтез тех или иных белков.
Нефункционирующая часть генетиче¬
ского аппарата (в клетках высших
организмов она преобладает над ак¬
тивной частью) информационных
РНК не создает. Ранее Б. Хойером и
Б. Мак-Карти было показано, что ме¬
тодом конкурентного вытеснения
можно отчетливо уловить различия в
наборе информационных РНК между
разными тканями одного и того же
организма.Мы полагали, что если особенно¬
сти раковой клетки обусловлены из¬
менениями в наборе информацион¬
ных РНК, синтезируемых в ней на
ДНК-матрице, не отличающейся отДНК ткани-хозяина, то это можно
обнаружить методом конкурентного
вытеснения при гибридизации на
ДНК хозяина информационных РНК
опухоли и РНК ткани, из которой эта
опухоль произошла, например, пече¬
ни крысы и крысиной гепатомы
Зажделя. Рис. 8 изображает резуль¬
таты такого опыта, проведенного в
нашей лаборатории аспирантом
Е. Г. Пикером.В качестве гибридизуемой радио¬
активной РНК был использован пре¬
парат РНК из ядер клеток гепатомы,
обогащенный информационными
РНК. Мы испытывали способность
такого же препарата РНК из печени
конкурентно вытеснять РНК опухоли
с соответствующих участков ДНК.
Оказалось, что РНК печени значи¬
тельно хуже конкурирует с радиоак¬
тивной РНК гепатомы, чем тождест¬
венная ей немеченая РНК. Отсюда
можно заключить, что, во-первых, в
гепатоме функционирует значитель¬
ная часть генетического аппарата, су¬
ществующая, но блокированная в
печени, поскольку информационные
РНК опухоли легко гибридизуются с
ДНК ткани организма хозяина; во-
вторых, если различия в последова¬
тельности нуклеотидов в нуклеино-
еых кислотах опухолей, по сравнению
с нуклеиновыми кислотами хозяина,
действительно существуют, то они
хорошо улавливаются методом гиб¬
ридизации. Описанные данные, разу¬
меется, еще требуют уточнения и
развития, однако уже теперь можно
сказать, что они свидетельствуют в
пользу эпигеномной природы злока¬
чественного перерождения и против
теории соматической мутации.Решение проблемы генетической
сущности злокачественного перерож¬
дения имеет и практический аспект.
В самом деле, мутации необратимы,
тогда как эпигеномные изменения в
принципе могут быть обратимыми.Если окажется справедливой эта пос¬
ледняя точка зрения, то будут обос¬
нованы надежды на разработку путей
активного вмешательства в процесс
развития опухоли.Совсем другим вопросом, одна¬
ко, является предрасположенность
к заболеванию раком. Эта предрас¬
положенность передается по наслед¬
ству и контролируется определен¬
ными генами, которые могут по¬
явиться в результате мутации в
половых (не соматических) клетках.
♦Мы здесь коснулись лишь не¬
которых сторон биохимии опухолей.
Наиболее сложная проблема — при¬
чины автономного, бесконтрольного
роста опухолей — остается еще прак¬
тически неисследованной. В настоя¬
щее время Ю. М. Васильев (Москва)
развивает хорошо обоснованную кон¬
цепцию, согласно которой централь¬
ная роль в этом явлении отводится
особенностям поверхностных мемб¬
ран раковых клеток и нарушениям
межклеточных контактов в опухоли.
Уже накопилось множество фактов о
том, что поверхностные мебраны
клеток — это не просто барьеры с
избирательной проницаемостью, от¬
деляющие клетку от окружающей
среды. Они представляются как слож¬
ные воспринимающие устройства, ко¬
торые преобразуют поступающие
извне сигналы в команды, регулиру¬
ющие обмен веществ клетки, и в
частности синтез белков и нуклеино¬
вых кислот. Поэтому «глухота» злока¬
чественно перерожденных клеток к
этим влияниям может быть связана с
изменением в поверхностных мемб¬
ранах раковых клеток.Комплексной изучение цитоло¬
гами, биохимиками, биофизиками
особенностей поверхностных мем¬
бран раковой клетки несомненно
продвинет нас в понимании природы
злокачественности.
♦О ЭнергетикаПОКОРЕНИЕ ЭНЕРГИИ
ПРИЛИВОВСтроительство приливных электростанций Ране и КислогубскойЛ. Б. БернштейнКандидат технических наукВ 1967 г. вошла в эксплуатацию приливная электро¬
станция Ране во Франции. В СССР заканчивается соору¬
жение опытной Кислогубской ПЭС. В наше время, когда
в созвездии гидроэнергетических гигантов сияют такие
ГЭС, как Братская (мощностью в 4,5 млн квт) и Красно¬
ярская (5 млн каг),- кажется, что пуск электростанции
Ране мощностью в 240 тыс. квт с годовой отдачей
540 млн квт-ч не представляет большого значения. Роль
Кислогубской ПЭС при мощности 800 кат и годовой от¬
даче 2 млн квт-ч, предназначенной для Кольской энер¬
госистемы, тоже невелика. И все же сооружение обеих
ПЭС находится в поле зрения энергетиков и строителей
многих стран мира. Этот интерес объясняется тем, что
электростанции Ране и Кислогубская дают новое реше¬
ние проблемы использования приливной энергии.Прилив таит в себе могучую силу, потенциал кото¬
рой составляет 1 млрд квт. Однако приспособить ее для
нужд человека оказалось делом нелегким: трудность в
том, что эта энергия пульсирует — прилив сменяется от¬
ливом. Долгое время во многих странах, омываемых
океанами, в которых обычно приливы высоки (Франция,
США, Канада, Англия), инженеры бились над проблемой
получения от прилива непрерывной энергии. Десятки
проектов, сотни изобретений. И всё неудачи. Начатое
в 30-е годы строительство французской ПЭС Абер Врак
и американо-канадской ПЭС Кводди вскоре было за¬
брошено.В журнале «Природа» в 1959 г. (№ 11) сообщалосьо	наших исследованиях, выполненных в СССР еще до
войны. Они показали, что решение проблемы все же
может быть найдено. Незачем стремиться получить от
прилива непрерывную энергию, которой не обладает
само явление. Нужно лишь совместить волны прилив¬
ной энергии с «волнами» потребления, которые связаны
с ритмом жизни общества. Ночью — спад энергопотреб¬
ления. Днем — два пика. Первый — утром: пробуждение,
транспорт, пуск заводов; второй — вечерняя смена за¬
водов и нагрузка транспорта, освещение, телевидение
и бытовое потребление.Это совмещение волн приливной энергии с пиками
потребления можно осуществить, используя обратимую
турбину. Опыт такой обратимой работы турбины Капла¬
на, проведенный в годы Великой Отечественной войны
на Канале им. Москвы, показал, как при помощи насос¬
ной работы турбины можно заставить ПЭС давать энер¬
гию в часы максимального потребления. Тогда включе¬
ние гарантированных, не зависящих от капризов пого¬
ды, могучих импульсов приливной энергии в часы пик
благотворно скажется на работе остальных электростан¬
ций, участвующих в системе. Тепловые станции смогут
эффективно действовать с постоянной нагрузкой, а реч¬
ные, вместе с приливными, примут на себя всю осталь¬
ную, колеблющуюся в течение дня и сезона, нагрузку,В таком же направлении шла работа над решением-Pun. 1. Узел сооружений приливной электростанции Ране
Энергетикаэтой проблемы во Франции. Во время фашистской ок¬
купации выдающемуся французскому ученому Роберу
Жибра приходилось напряженно работать над этой про¬
блемой в тайне от властей. Он собрал и объединил груп¬
пу энтузиастов, с которыми впоследствии была доведена
до практического осуществления разработанная им тео¬
рия циклов ПЭС. В результате пятнадцатилетних усилий
уже после окончания войны был создан специальный
приливный агрегат (капсульный, обратимый), который и
позволил совместить работу ПЭС с часами пик.Наиболее законченный и совершенный образец это¬
го .агрегата мощностью 9 тыс. квт и диаметром 5,85 м
был построен и прошел успешное испытание на экспе¬
риментальной установке Сен-Мало в 1959—1960 гг.Агрегат может высокопроизводительно работать и
в прилив, и в отлиа Кроме того, в часы слабой нагруз¬
ки тепловых электростанций, например ночью, при сов¬
падении их с полной или малой водой прилива, генера¬
тор выполняет функцию мотора, а турбина превращает¬
ся в насос, и морская вода подкачивается в бассейн ПЭС
выше уровня прилива (или откачивается ниже горизонта
отлива). Запасенная таким образом вода а часы пик мо¬
жет быть пропущена через турбину и будет давать
энергию. Двухлетний опыт эксплуатации агрегата Сен-
Мало показал «послушную» работу машины во всех ше¬
сти режимах и позволил в 1961 г. приступить к сооруже¬
нию промышленной приливной электоостанции Ране, гдеЛев Борисович Бернштейн — глав¬
ный инженер проекта и строитель¬
ства опытной Кислогубской прилив¬
ной электростанции. Автор моно¬
графии «Приливные электростанции
в современной энергетике» (1961 г.)1 Это достигается благодаря его горизонтальному
положению и обтекаемости обводов, которые удалось
осуществить с помощью специально созданного малога¬
баритного генератора, при искусно найденном профиле
двоякоэагнутых лопастей, в сечении напоминающих
вытянутую латинскую букву S. По мере своего совершен¬
ствования погруженный в поток генератор капсульного
агрегата постепенно уменьшается в диаметре и поэто¬
му агрегат вместо луковицеобразной формы (французы
его так и называют «бульбовый») приобретает все более
изящную обтекаемую форму и сейчас напоминает тор¬
педу.Рис. 2. Разрез здания нрплпвиой электростанции Ране (слева); аксонометрическое изображение (справа)
4:2 ЭнергетикаРис. 3. Водопропускная плотина ПЭС Ране (6 отверстий 10 X 15 л) [слева); разрез по одному из отверстий (справа)установлены 24 машины по 10 тыс. квт. Президент Фран¬
ции де Голль при торжественном пуске первых четырех
агрегатов ПЭС Ране назвал ее выдающимся сооружени¬
ем нашего века.КАК СТРОИЛАСЬ ПРИЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАН¬
ЦИЯ РАНСУзел сооружений приливной электростанции Ране
представляет собой плотину, отсекающую от моря устье
небольшой речки того же названия (рис. 1). Длина речки
всего 100 км. Расход ее небольшой — от 0,5 до
100 м3/сек. Зато с моря в реку поступает за один вы¬
сокий прилив, достигающий здесь максимальной высоты13,5	м (минимум — 2,4 м), 184 млн м3 (расход — до
20 тыс. м3/сек).В центральной части плотины длиной 700 м на ска¬
ле расположено здание ПЭС (рис. 2). В основании оно
представляет собой набор водоводов, конически сходя¬
щихся к середине, где находятся капсульные гидроагре¬
гаты. Над ними размещены пульт управления и устрой¬
ства системы регулирования. Основание здания заглуб¬
лено на отметку минус 12 м под уровнем наинизшего
отлива. Высота его 25 м, длина 332,5 м. Над зданием
проходит автострада, связывающая два противополож¬
ных берега реки, а со стороны восточного берега к зда¬
нию примыкает дамба, соединенная далее с железобе¬
тонной водопропускной плотиной, имеющей шесть от¬
верстий размером 10 X 15 м (рис. 3). Назначение этой
плотины — обеспечить пропуск расходов воды для уско¬
рения выравнивания уровней воды при переключении
работы ПЭС на обратное направление вследствие смены
прилива отливом.В сооружении ПЭС особый интерес представляет
остроумный метод, который применили строители для
перекрытия многоводного и стремительного потока при¬
лива, чтобы отвоевать у него часть русла для устройства
сухого котлована длиной 540 м и шириной 240 м. Чтобы
отсечь поток, несущий до 20 тыс. м3 воды в секунду, соскоростью, достигающей 3 м/сек, был использован ме¬
тод так называемой гребенки, осуществленный еще в
30-е годы на Днепрострое. При этом, чтобы не созда¬
вать большого сопротивления потоку, в русле прежде
всего устанавливают опоры, а потом постепенно пере¬
крывают просветы между ними (рис. 4 и 5). Французский
академик А. Како очень удачно предложил для этого
использовать в условиях электростанции Ране полную
остановку течения во время смены отлива приливом (так
называемую «мертвую воду»). Так как время стояния
воды всего 20—30 мин. (малые приливы), то чтобы за
это короткое время успеть поставить опоры, их изго¬
товляли заблаговременно на берегу в виде пустотелых
железобетонных колонн. Погружение 19 таких конструк¬
ций длиной до 26 м и весом до 900 т производили очень
быстро на заранее подготовленную под водой площад¬
ку, затапливая балластные отсеки колонн. Просвет меж¬
ду двумя опорами перекрывали щитками также в
малую воду, при остановке течения. В дальнейшем две
колонны и перекрытый между ними просвет окружались
шпунтом. Полученную таким образом ячейку засыпали
песком, создавая более мощную островную опору. Когда
эти опоры сжали три четверти сечения потока, создалась
угроза размыва русла в разгар прилива. В мартовскую
сизигию 1 перепад воды достигал 1,5 м. Но именно к это¬
му времени было закончено сооружение водопропуск¬
ной плотины, отверстия ее были открыты и сечение по¬
тока увеличилось на 900 м2. Перепад сразу снизился до0,8 м.Строительство станции Ране, начатое в июле 1960 г.
и законченное в 1966 г. (рис. 6), явилось результатом
осуществления большой программы научно-исследова¬
тельских работ, которые имели важное значение для
прогресса науки и техники в этой и смежных областях.Так, разработанная Робером Жибра теория циклов
работш ПЭС в настоящее время переложена на1 Периоды наибольшего прилива связаны с новолу¬
нием и полнолунием (сизигией).
Энергетика *8Рис. 4. Северная перемычка ПЭС Ране 15 октября
1962 г. а — схема перемычки: 1 — судоходный шлюз;
2 — шпунтовые ячейки; 3 — отсекающая (северная)
перемычка; 4 — начало перемычки со стороны эстуа¬
рия; 5 — железобетонные колонны; 6 — котлован во¬
допропускной плотины; 7 — водопропускная плоти¬
на; б — панорама пропуска прилива (коэффициент
— 1,15) через северную перемычку 15 октября 1962 г.8 Гренобльской лаборатории Дефинэ еще в 1945 г.
была построена в масштабе 1 : 500 и 1 : 80 (по вертикали)
модель всего эстуария Ране. Здесь моделировались раз¬
личные варианты схемы ПЭС и гидравлика производства
работ. Дальнейшие детальные исследования проводи¬
лись на неискаженной модели (масштаб 1 : 150, площадь
модели 1500 м2), построенной лабораторией Шату в
1954 г. непосредственно вблизи створа, на испытательной
станции Сен-Серван. Кроме того, для определения влия¬
ния силы Кориолиса в лаборатории Гренобльского уни¬
верситета построена модель Ла-Манша на вращающейся
платформе диаметром 14 м. В национальной гидравличе¬
ской лаборатории Шату также построена вращающаяся
схематическая модель Ла-Манша (размер 120 X 30 м).
Эти модели позволили определить незначительность
влияния силы Кориолиса на прилив, поступающий в Ране.
8 дальнейшем обе модели будут использоваться для
исследований, связанных с проектом сверхмощных ПЭСпрограмму электронно-вычислительной машины, что по¬
зволяет обеспечить оптимальное использование при¬
ливной энергии в зависимости от бесчисленного сочета¬
ния двух переменных (хода прилива и ситуации в объе¬
динении энергосистем).Создание обратимого капсульного агрегата для ПЭС
произвело целый переворот и в технике использования
низких напоров в речных ГЭС. Во Франции и СССР при¬
менение такого агрегата на равнинных реках позволило
на 15—20% удешевить строительство и повысить эффек¬
тивно^ этих ГЭС.Исследование приливных течений, природы прилив¬
ной энергии и ее компонентов для проекта Ране потре¬
бовало создания весьма совершенных теорий и методов
наблюдений. Эти исследования велись как на аквато¬
рии залива Сен-Мало и даже Ла-Манша, так и в отлич¬
но оборудованных гидравлических лабораториях в Гре¬
нобле и Сен-Серван.
44; ЭнергетикаРис. 5. а — панорама северной перемычки
22 июня 1963 г, (пропуск расхода через
водопропускную плотину и оставшиеся не¬
полностью перекрытыми три продета пе¬
ремычки) ; б — схема северной перемычки
на 24 июня 1964 г.; в — ход уровня моря
перед перемычкой и график перепадов
24 июня 1963 г. Шкала уровня моря над
теоретическим нулем глубин (короткая
вертикальная шкала)] перепад (в jk)
п.люс — из моря в бассейн, минус — из бас¬
сейна в море (длинная левая шкала); ли¬
ния замеренного перепада (пунктирная
кривая); мареограмма, записанная мори¬
стее створа у г. Сен-Серван (сплошная
кривая)Шоэе. Они показали, что вследствие резонанса после
сооружения плотины прилив здесь уменьшается на 10%,
Десятилетняя работа опытной станции б Сен-Серва-
не позволила испытать и найти эффективные средства
борьбы с коррозией металла и обрастанием сооружений
водорослями и микроорганизмами. Кроме того, здесь
были подобраны и проверены составы бетона, надежно
противостоящие воздействию агрессивной морской
воды.ТРИУМФ ИЛИ ПОХОРОНЫ!Сооружение и эксплуатация первой промышлен¬
ной электростанции Ране, использующей энергию при¬
лива, должно было стать преддверием к осуществлению
уже давно задуманного проекта ПЭС Шозе мощностью
10 млн квт. Однако среди многочисленных публикацийо	торжественном пуске Ране сообщается, что Электри-
сите де Франс решило вместо ПЭС Шоэе приступить
к строительству атомных электростанций.Можно ли объяснить это решение сравнительной до¬
роговизной ПЭС?Использование приливной энергии ввиду ее спе¬цифики (необходимость пропуска больших расходов во¬
ды при малых и меняющихся по знаку и величине на¬
порах, преодоление воздействия штормовых волн и
агрессивной морской воды) действительно требует за¬
траты значительных средств. Например, сооружение
приливной станции Ране обошлось в 480 млн франков,
что составляет 2000 франков на киловатт, или в 2,5 ра¬
за больше, чем пришлось затратить на сооружение
обычной речной ГЭС Герстхейм, не имеющей регули¬
рующего водохранилища. Однако затраты на сооруже¬
ние станции Ране соответствуют стоимости речной
ГЭС с водохранилищем и оправдываются экономиче¬
ски именно потому, что применение обратимого кап¬
сульного агрегата позволило реализовать основное по¬
ложительное качество приливной энергии — независи¬
мость от условий погоды. В любое время года и в ча¬
сы наибольшего потребления энергии ПЭС будет ра¬
ботать на всю мощность. Такая энергия, улучшая работу
тепловых электростанций, ценится выше незарегули-
рованной. Во Франции, например, за нее платят в три
раза дороже — это и делает выгодным строительство
более дорогих, чем речные, приливных электростанций.Следует учесть, что и атомная электростанция наи¬
более экономично может работать лишь в том случае,
Энергетикаесли переменную часть ее нагрузки воспримет на себя
другая, параллельно с ней работающая электростан¬
ция. В одной из своих работ Робер Жибра блестяще до¬
казал, что такой электростанцией может быть прилив¬
ная.Почему же все-таки после успеха Ране во Франции
отдают предпочтение атомным станциям?Наши исследования показывают, что такие возмож¬
ности ПЭС в условиях самой Франции не могут быть
реализованы. Природа здесь не позволяет создавать
речные гидроэлектростанции с большими водохранили¬
щами, которые позволили бы компенсировать угасание
приливной энергии во время ущерба Луны. Так выяв¬
ляется необходимость использования приливной энер¬
гии в системах, объединяющих Францию с Норвегией,
Швецией, а может быть и СССР. Именно в этих странах
можно построить речные гидроэлектростанции с водо¬
хранилищами длительного регулирования, которые по¬
зволят принять пульсирующие потоки сверхмощной
ПЭС Шозе.Удастся ли осуществить этот план — покажет буду¬
щее. В данной статье мы хотели показать, что энергия
океана может быть покорена лишь совместными уси¬
лиями ряда стран, и в этом, как нам представляется,
главный итог строительства приливной электростанции
Ране, которая знаменует не венец, а начало покорения
приливной энергии. Далее рассказывается о наших со¬
ветских работах в этой области.КИСЛОГУБСКАЯ ОПЫТНАЯ ПЭСПриливы Белого моря таят в себе немалую энер¬
гию, потенциал которой может быть оценен в 16 млн
кет. Но обуздать ее в районах необжитых скал Запо¬
лярья намного труднее, чем на освоенных берегах Ла-
Манша.Нам пришлось идти другим путем. Мы предложили
применить наплавной способ, широко используемый в
морском строительстве, но неизведанный еще в соору¬
жении ГЭС: приливную электростанцию нужно постро¬
ить как легкую, но прочную железобетонную коробку —
в Мурманске и затем на плаву, в готовом виде доста¬
вить в створ, где она будет погружена на подводное,
заранее подготовленное основание. Этот способ избав¬
ляет нас от необходимости сооружения очень дорогих
перемычек, переносит основные работы из труднодо¬
ступного района побережья в условия промышленного
центра.Предварительные расчеты показывают, что его при¬
менений, например в условиях Лумбовского створа,
позволяет уменьшить стоимость сооружения ПЭС в два
раза и открывает перспективу экономического обосно¬
вания этой, а в дальнейшем и Мезенских ПЭС.Понятно, что осуществление наплавного способа,
представляющего целую революцию в методах строи¬
тельства и конструкциях здания ПЭС, потребовало пред¬
варительной проверки и постановки опыта в реальных
и суровых условиях Заполярья — в натуральную вели-Рис. 6. Готовое здание приливной электростанции Ране.14 мая 1966 г.чину. Именно поэтому в 1962 г. и решено было постро¬
ить опытную Кислогубскую ПЭС (рис. 7).Створ этой ПЭС расположен в узком (30 м) горле
губы Кислой (Шалимской), соединяющем акваторию гу¬
бы (зеркало 1,0 км2) с заливом Ура (по морю 65 миль
на северо-запад от Мурманска). Прилив здесь невелик,
его амплитуда имеет наименьшее значение для всего
мурманского побережья и составляет 4 м в сизигию
(1,4 м в квадратуру, 2,32 м — средняя), в то время как
в Лумбовке амплитуда достигает 7 м, а в Мезени ■— 9 м.
Однако выбор Кислогубского створа объясняется бли¬
зостью его к Кольской энергосистеме и узким горлом,
при котором отсечение акватории губы для создания
бассейна ПЭС требует затраты меньших средств. Пло¬
щадка для устройства временного котлована, в котором
будет возведен наплавной корпус здания ПЭС, выбра¬
на неподалеку от Мурманска на мысе Притыка. Здесь
на участке между асфальтированным шоссе, идущим
из Мурманска, и урезом воды Кольского залива обору¬
дован котлован — строительный док (рис. 8).Подготовительные работы по строительству Кисло-
губской ПЭС начались в 1963 г. Однако задолго до на¬
чала сооружения был развернут целый комплекс науч¬
ных исследований для решения многочисленных проб¬
лем, возникших в связи с необычностью данной конст¬
рукции и методов ее возведения.Так как эти проблемы выходят далеко за рамки ма¬
ленькой Кислогубской установки, для их решения потре¬
бовалось участие ряда научно-исследовательских инсти¬
тутов, координация работ которых была определена в
государственном плане научно-исследовательских работ
на 1963—1965 гг.В настоящее время многие из этих работ завер¬
шены и дали хороший результат. Рассмотрим главные
из них.Конструкция зданий ПЭС должна быть легкой, спо¬
собной плавать и достаточно прочной, чтобы противо¬
стоять напору прилива и штормовых волн, воздействию
4в ЭнергетикаРис. 7. Панорама губы Квелой и прилив¬
ной электростанции в ее горле; аксономет¬
рическое изображение здания Кислогубс-
кой опытной ПЭС (осуществляемый проект)температурного перепада между частями сооружения,
погруженными в воду и выступающими из воды. В то
же время сооружение должно обладать необходимым
весом против всплывания и сдвига после погружения
на дно.Как же решены столь противоречивые задачи? Нам
помогла сама природа. Известно, что лист растения в
обычном виде не обладает какой-либо жесткостью. Но
свернутый в трубку, он хорошо сопротивляется изгибу.
Если тонкие железобетонные пластины объединить в
пространственную конструкцию, то можно получить
жесткую коробку. Так пчелы делают соты. Здание Кис-
логубской ПЭС представляет собой пустотелую конст¬
рукцию, выполненную из железобетонных элементов
толщиной всего 15 см. В сооружении смонтированы си¬
стемы труб осушения, гидроагрегат и затворы. Общий
его вес 5400 т (что дает осадку 8 м), и его можнобудет транспортировать по морю. После погружения
блока в горле губы Кислой полости его будут заполне¬
ны смесью песка и воды. Это придаст сооружению вес,
необходимый для того, чтобы оно не сдвигалось и не
всплывало. Немалая трудность заключается в расчетах.
Высококвалифицированные специалисты институтов «Гид¬
ропроект» (J1. К Супоницкий), ЦНИИСК (В. Н. Кисюк,
С. Н. Рябов), МИСИ (В. Н. Пастушихин), Центрального
научно-исследовательского института транспортного
строительства (моделирование методом гидроинтегра¬
торов по В. С. Лукьянову) потратили много сил, чтобы
на основе теории упругости вычислить напряжения в
элементах конструкции, а затем надежно их заэрмиро-
вать. На помощь пришли ученые Лаборатории иссле¬
дования напряжений МИСИ (Г. Л. Хесин, В. Н. Севастья¬
нов и др.), которые, загружая прозрачную модель зда¬
ния пэё, методом фотоупругости получили спектраль¬
Энергетиканое изображение напряжений. Но окончательное реше¬
ние задачи будет получено только на основе изучения
напряжений в самой конструкции, для чего в нее за¬
ложены сотни тончайших приборов.Не просто решается и вопрос о засыпке балластом
верхней части сооружения. Песок с водой может про¬
мерзнуть и разорвать тонкие стенки. Специалисты Ле¬
нинградского института мостов (Г. Д. Бодров) и ЦНИИС
предложили в этой части сооружения пропитать песок
мазутом. Полученный таким образом гидрофобный
грунт не замерзнет.Для того чтобы уменьшить охлаждение стен блока,
оголяемых отливом, и гарантировать их водонепрони¬
цаемость, потребовалось устройство теплогидроизоля-
ции. Это может обеспечить толстый слой битума, по¬
крытый брусом. Решение надежное, но для наших це¬
лей неприемлемое. Такая изоляция слишком тяжела —
блок потеряет плавучесть.Ряд институтов предложил нам различные способы
изоляции с применением новых материалов, которые
для испытания были погружены в «соленую купель»
Кольского залива. После четырехлетних опытов наилуч¬
шие результаты показали материалы, предложенные
научными сотрудниками Гидропроекта П. А. Пшеницы-
ным и В. И. Сахаровым. Изоляция из вспененной эпок¬сидной смолы, обклеенная стеклопластиком, оказалась
самой легкой и самой прочной.Трудно было подобрать состав бетона, который,
обладая высокой прочностью и водонепроницаемостью,
выдержал бы переменное воздействие агрессивной мор¬
ской воды при 100 годовых циклах замерзания на воз¬
духе и оттаивания после погружения в воду в зоне при¬
лива-отлива. Такой бетон создали ученые ЦНИИСа во
главе с Ф. М. Ивановым. Их состав бетона выдержал без
разрушения 2500 ускоренных циклов, что соответствует
30-летнему периоду жизни бетона в природных усло¬
виях.Еще много сложных задач приходится нам решать
в процессе проектирования и строительства опытной
Кислогубской ПЭС. Одно только их перечисление пока¬
зывает, что эта маленькая станция соединила в себе как
в фокусе целый комплекс научных проблем, имеющих
большое народнохозяйственное значение. Вот эти проб¬
лемы: защита от льда, коррозии и обрастания микроор¬
ганизмами и водорослями конструкций и машин ПЭС,
создание нового агрегата для приливной электростанции
с переменным числом оборотов, подводное устройство
котлована и искусственного основания под зданием
ПЭС. Подъем, буксировка и погружение здания ПЭС и,
наконец, разработка способов возведения этой необыч¬
ной конструкции не имеют прецедентов в практикеРис. 8. Строительство наплавного блока Кислогубской ПЭС (стройдок на мысе Притыка). 22 июня 1965 г.
48 Энергетик.Рис. 9. Готовое наплавное здание ПЭС в стройдоке на мысе Притыка. 30 января 1968 г. Фото С. Гельфера.строительства гидроэлектростанций. Наш коллектив, в
котором участвуют молодыь талантливые инженеры
Гидропроекта, Е. Д. Жуков, И, Н. Усачев, С. Л. Гельфер,Н.	Н. Нехорошее, А. М, Пирогов и др., в содружестве
с учеными указанных выше институтов создали проект
этой уникальной установки. Теперь проект, еще недавно
казавшийся фантастическим, близок к осуществлению.
На приводимых здесь фотографиях (рис. 8 и 9) видно,
как на мысе Притыка в стройдоке, расположенном на
14-м км от Мурманска, между шоссе и Кольским зали¬
вом, возведено ажурное здание Кислогубской ПЭС, а
котором смонтирован капсульный агрегат. Подводники
Мурманского пароходства закончили выемку грунта в
котловане ПЭС. Уже строится дом для персонала, об¬
служивающего электростанцию, и научно-исследователь¬
ских работников.Много еще трудностей надо преодолеть, но строи¬
тели, проектировщики и исследователи уверены, что не¬
далек день, когда наша Кислогубская ПЭС войдет в
строй. На опыте ее строительства и эксплуатации мы мо¬
жем вплотную подойти к сооружению мощных ПЭС.Сооружение Кислогубской ПЭС, как и Ране, пока¬зало, что подлинно эффективное решение проблемы
использования приливной энергии требует объединен¬
ных усилий многих стран. Приливная энергия, рожденная
на просторах Мирового океана, не может быть заперта
в маленьких установках, обслуживающих интересы при¬
брежного поселка или города. Ее мощные, пульсирую¬
щие, но неизменно гарантированные потоки прорывают
границы приморских провинций и устремляются в сверх¬
мощные энергосистемы, где, объединяясь с другими
электростанциями, они взаимно облагораживают свою
работу и эффективно служат человеку. Мы мечтаем-о
времени, когда приливная энергия Ла-Манша, объеди¬
ненная с энергией Мезени, будет зарегулирована в во¬
дохранилища мощных советских ГЭС и обеспечит по¬
требности Европы в «пиковой энергии».При сооружении приливных электростанций Ране и
Кислогубской большую взаимную помощь оказало со¬
дружество ученых Франции и СССР. Новые методы и
интересные инженерные решения, которые применяют¬
ся на Кислогубской ПЭС, нашли также отклик при про¬
ектировании приливных электростанций в Канаде и
Англииг
Астрофизика 4#РОЖДЕННЫЕ КОСМИЧЕСКИМВЗРЫВОМГ. Б. ЖдановДоктор физико-математических наукВсего семь лет прошло с того
дня, когда космический полет Ю. А.
Гагарина ознаменовал начало новой
эры в истории человечества — эры
космических полетов, в наступление
которой так непоколебимо верил
К. Э. Циолковский. И если прежде
высказывания отдельных ученых о
проблемах космической физики 1 по¬
коились на зыбкой почве косвенных
данных, то теперь целый поток новых
фактов произвел подлинную револю¬
цию в наших взглядах на физические
процессы, происходящие за предела¬
ми земной атмосферы.Пользуясь терминами очень мод¬
ной и быстро прогрессирующей ки¬
бернетики, можно утверждать, что
всякий новый этап развития науки
связан с возникновением принципи¬
ально новых программ переработки
информации, поступающей к нам от
внешнего мира.Один из таких скачков связан с
открытием неожиданно большой ро¬
ли процессов высоких энергий и яв¬
лений взрывного характера в самых
различных масштабах Вселенной. Это
открытие или, точнее, целая серия
открытий показали, насколько плохим
приближением к истине было гос¬
подствовавшее одно время представ¬
ление о спокойной эволюции Все¬
ленной, которая якобы медленно,
но неуклонно скользит к «тепловой
смерти» — полному выравниванию
всех температур и замиранию всех
видов движения материи.Однако наши представления из¬
менились не настолько, чтобы нельзя
было больше утверждать, будто ни¬1 Именно этому вопросу была по¬
священа, в частности, диссертация из¬
вестного физика Лизы Мейтнер еще
в 20-х годах нашего столетия.какого остывания во Вселенной уже
не происходит. Более того, именно
в последние годы радиоастрономами
обнаружено так называемое реликто¬
вое радиоизлучение '. Оно, по-види¬
мому, изотропно заполняет все ми¬
ровое пространство, обладая темпе¬
ратурой около 3° абсолютной шкалы,
и, судя по всему, свидетельствует о
стадии невероятно плотной и горячей
Вселенной в далеком прошлом.И все-таки не это холодное и
очень слабое излучение определяет
собой «космическую погоду» — это
скорее общий фон, на котором разы¬
грываются многочисленные, несрав¬
нимо более бурные процессы. Для
обнаружения и изучения этих про¬
цессов очень полезными оказались
космические лучи — потоки частиц
предельно высоких энергий, извест¬
ных человеку. О том, как изучение
космических лучей способствует про¬
никновению в тайны взрывных явле¬
ний во Вселенной, и будет идти речь
дальше.СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР И ВСПЫШ¬
КИ НА СОЛНЦЕКосмонавт, улетевший в далекие
заоблачные высоты, на первый взгляд
полностью расстается со всеми кап¬
ризами земного климата. Ослепи¬
тельно сверкающее на густо-черном
фоне дневное светило с регулярно¬
стью часового маятника восходит и
заходит на его горизонте каждые 1,5
часа, а смертоносная ультрафиолето¬
вая часть радиации Солнца бесследно
поглощается стеклами иллюминато¬
ров или космических скафандров
при «прогулках» за бортом корабля.
Но еще задолго до полета Гагарина
стало известно, что капризы косми-1 «Природа», 1966, № 11, стр. 45.Георгий Борисович Жданов — руко¬
водитель группы фотоэмульспонных
исследований Физического институ¬
та им. П. Н. Лебедева АН СССР. Ав¬
тор цикла работ, посвященных ядер-
ным взаимодействиям высокоэнер¬
гичных частиц. Его перу принадле¬
жит популярная книга «Частицы
высоких энергий» («Наука», 1965,
Москва). Редактор журнала «Пись¬
ма ЖЭТФ».4 Природа, Л'« 3
вО Астрофизикаческого климата могут оказаться
чрезвычайно опасными для каждого,
кто рискнет без должной подготовки
высунуть нос за пределы спаситель¬
ной «шубы»— земной атмосферы.Хорошо известна теперь опас¬
ность № 1 — радиация, которая на¬
капливается в магнитном поло Земли
в виде радиационных поясов. Выясни¬
лось, что радиационные пояса, так же
как и сама магнитосфера, имеют да¬
леко не симметричную форму. Они
как бы «приплюснуты» к Земле на ос¬
вещенной Солнцем стороне и, наобо¬
рот, вытянуты на ночной. Причиной
тому солнечный ветер (т. е. непре-
ревный поток извергаемой Солнцем
плазмы), дующий с огромной, сверх¬
звуковой скоростью — от 300 до
500 км в секунду (всего лишь в сотни
раз меньше скорости света|), впервые
обнаруженный на второй советской
космической ракете в 1961 г. прибо¬
рами К. И. Грингауэа и др. и более
подробно изученный при полете аме¬
риканской ракеты «Маринер-2»
(1962 г.)Известно теперь и то, что радиа¬
ционные пояса находятся как бы а
состоянии нерегулярных пульсаций —
колебаний интенсивности радиации,
ее энергии и характера распределе¬
ния в пространстве. Основная причи¬
на этого «дыхания» поясов — корпус¬
кулярные потоки от Солнца, которыэ
проявляют себя и в разнообразных
геофизических явлениях — магнитных
бурях, полярных сияниях и пр.Однако и радиационные пояса,
при всем их непостоянстве, и воздей¬
ствующие на них корпускулярные
потоки от Солнца представляют со¬
бой далеко не самую грозную радиа¬
ционную опасность уже потому, что
их можно обойти разумным выбо¬
ром трассы космического полета.
Довольно эффективна должна быть и
прямая защита с помощью более или
менее толстой металлической брони,
экранирующее действие которой оп¬
ределяется сравнительно низкими
энергиями частиц в радиационных
поясах. Но если характерные энергии
протонов — частиц, обладающих наи¬
большей проникающей способно¬
стью, измеряются десятками и сот¬
нями миллионов электронвольт, то1 «Природа», 1967, № 7, стр. 13—23.в потоках, выбрасываемых Солнцем,
появляются иногда протоны с энер¬
гиями в десятки миллиардов элек¬
тронвольт, которые в состоянии за¬
полнить собой, хотя и не надолго
(обычно на 10—20 часов), все около¬
земное пространство. Именно такие
частицы были зарегистрированы мно¬
гочисленными станциями непрерыв¬
ной регистрации космических лучей
23 февраля 1956 г.Обработка полученных данных
показала, что полная энергия избы¬
точного космического излучения со¬
ставляла в этот период не менее чем3-	10эо эрг, или 3 * 1042 эв. Если
учесть, что при делении одного яд¬
ра урана выделяется «всего» около
200 Мэв энергии, то 3 • 1042 эв соот¬
ветствует полному использованию
энергии взрыва исполинской атомной
бомбы, содержащей около 1034 ато¬
мов, или несколько миллионов тонн
чистого урана (а не тротилового эк¬
вивалента, которым измеряют раз¬
рушительную силу атомной бомбы).Конечно, яркая вспышка 23 фев¬
раля 1956 г., когда интенсивность
космических лучей возросла в сотни
раз,— явление уникальное. В тех при¬
мерно 60 «рядовых» выбросах косми¬
ческих лучей из Солнца, которые бы¬
ли зарегистрированы ракетной аппа¬
ратурой начиная с 1958 г., энергия
частиц (протонов), как правило, не
превышала 0,5 Мэв, а интенсивность
лишь в несколько раз превосходила
средний космический фон. Задача
физиков и астрономов состоит в том,
чтобы разобраться в механизме гене¬
рации быстрых частиц на Солнце и
дать научные основы для надежных
предсказаний радиационной опасно¬
сти, связанной с солнечной актив¬
ностью.Это требует тщательного анализа
всех явлений, сопровождающих
всплески интенсивности космических
лучей. Установлено, в частности, что
выбросам космических лучей из
Солнца предшествуют вспышки оп¬
тического (рис. 1), рентгеновского и
радиоизлучения, хотя и не все, даже
крупные вспышки достаточно эффек¬
тивны для генерации космических лу¬
чей. К сожалению, даже^рогноз «с
перестраховкой», основанный на на¬
блюдении таких вспышек, уж слиш¬
ком краткосрочен. Опыт показал, чтоинтенсивность космических лучей у
Земли достигает обычно максимума
всего через 1—2 часа после вспышки
излучения, затрачивающего на про¬
бег Солнце — Земля всего 8 минут.
Но это и не удивительно: ведь элек¬
тромагнитные излучения должны со¬
провождать прохождение сильно ус¬
коренных заряженных частиц (элек¬
тронов) сквозь намагниченное ве¬
щество солнечной атмосферы.Недостаточно «красноречива» и
обычная характеристика солнечной
активности — число групп солнечных
пятен. Хотя в общем существует
прямая корреляция между числом
этих групп и средней интенсивностью
космических лучей в данный период
солнечного цикла, но это обстоятель¬
ство связано скорее с изменением
интенсивности солнечного ветра, ко¬
торый как бы «выметает» из солнеч¬
ной системы приходящие в нее кос¬
мические лучи самых малых энергий.Оказалось, что не все пятна на
Солнце в одинаковой мере можно
считать предвестниками рождения
космических лучей. В частности, было
замечено, что наиболее «подозри¬
тельны» пятна, появляющиеся в эк¬
ваториальной зоне солнечного диска.
Основанный на этом наблюдении
прогноз космической активности по¬
зволил бы, как правило, предвидеть
опасность за несколько суток впе¬
ред, хотя абсолютной гарантии без¬
опасности при отсутствии «подозри¬
тельных» пятен он не дает.Таким образом, не только меха¬
низм, но и характер явлений, приво¬
дящих к рождению космических
лучей в непосредственной близости
от Земли, еще во многом неясны.
По-видимому, они связаны с не¬
устойчивыми движениями намагни¬
ченной солнечной плазмы, при кото¬
рых иногда создаются условия как
для ускорения заряженных частиц
(протонов и электронов), так и для
выброса уже ускоренных частиц (в
основном протонов) далеко за пре¬
делы солнечной атмосферы.КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ ОТ
ОБЫЧНЫХ И НЕОБЫЧНЫХ
ЗВЕЗДАктивность нашего Солнца про¬
является, как мы видели, в нерегу¬
лярном выбрасывании потоков ча-
Астрофизика 5*■Рис. 1. Большая хромосферная вспышка на Солнце, снятая в лучах линия НаА*
Астрофизикастиц, энергии которых находятся на
низшей ступеньке энергетического
спектра космических лучей. Рож¬
денные в земной атмосфере «по¬
томки» этих частиц в виде Ц-мезонов
могут проникнуть в глубь Земли на
расстояния порядка 10 м, не более.
Между тем давно известно, что на
глубину в сотни и тысячи метров
грунта все еще доходит заметное ко¬
личество ц-мезонов, и они могут
быть даже использованы для практи¬
ческих целей геофизической развед¬
ки. Целый ряд других аргументов,
связанных с анализом состава и ин¬
тенсивности космических лучей, не¬
оспоримо убеждает нас в том, что
основные источники космических лу¬
чей находятся далеко за пределами
солнечной системы, а их мощности
значительно превосходят возможно¬
сти той скромной и сравнительно
спокойной звезды, какой является
наше Солнце.Более того, если бы даже все
те 200 млрд звезд, которые состав¬
ляют нашу звездную систему, «рабо¬тали» с той же эффективностью, как
и Солнце, они давали бы, по оценкам
советских ученых, примерно в мил¬
лион раз меньше космических лу¬
чей, чем их требуется, чтобы ком¬
пенсировать потери в самой Галакти¬
ке и утечки за ее пределы, В том
же, что компенсация потерь м, сле¬
довательно, более или менее стацио¬
нарное заполнение Галактики косми¬
ческим излучением имеет место, нас
убеждают, прежде всего, исследова¬
ния изотопного состава метеоритно¬
го вещества. Эти исследования по¬
казали, что по крайней мерз за по¬
следний миллион лет (а может быть
и за миллиард) средняя интенсив¬
ность галактического излучения изме¬
нилась менее чем вдвое.Следует отметить, однако, что
метеориты, испытывающие за время
космических странствий значительную
эрозию, являются, как правило, не
очень надежным объектом для оп¬
ределения возраста космических лу¬
чей. Более перспективны а этом от¬
ношении образцы, которые, мы на¬деемся, смогут достать космонавты
ближайшего будущего с поверхности
Луны.Правда, не все звезды в Галак¬
тике похожи на наше «доброе старое
Солнце», Около 1 % звезд имеют
мощные магнитные поля — примерно
в тысячу раз сильнее, чем у Солнца.
У других звезд излучение меняется
во времени самым нерегулярным
образом — это так называемые неста¬
ционарные звезды, например, звезда
Т в созвездии Тельца, звезда под
маркой UV 1 в созвездии Кита и схо¬
жие с ними. Их излучение носит, по-
видимому, неравновесный, нетепло¬
вой характер и свидетельствует о
бурных процессах в атмосферах са¬
мих звезд. Можно думать, что оно
связано с тормозным излучением бы¬
стрых электронов, закручивающихся
вокруг силовых линий магнитного по¬
ля звезды, подобно движению элект¬
ронов в кольцевом магнитном поле1 «Природа», 1966, № 12, стр. 22.Рас. 2. Туманность в созвездии
Лебедя, возникшая при расшире¬
нии оболочки взорвавшейся
Сверхновой, с характерной волок¬
нистой структурой
Астрофизика S3в современных ускорителях — син¬
хротронах Если это действительно
синхротронное излучение, то оно по¬
казывает существование в окрест¬
ностях звезды сильных магнитных по¬
лей и быстро движущихся заряжен¬
ных частиц, которые при известных
условиях могут разогнаться за счет
энергии магнитного поля до больших
скоростей, т. е. стать космическими
лучами.Но если даже учесть, что запас
магнитной энергии таких нестационар¬
ных звезд, как и интенсивность син-
хротронного излучения электронов,
пропорционален квадрату напряжен¬
ности магнитного поля, все еще по¬
лученная энергия оказывается в де¬
сятки или сотни раз меньше, чем
необходимо для создания сущест¬
вующих в Галактике космических
лучей.В 1950 г. голландский физик тер
Хаар обратил внимание еще на один,
в принципе достаточный по энергети¬
ческим возможностям, потенциаль¬
ный источник космических лучей —
Сверхновые звезды. Речь идет о зве¬
здах, которые вспыхивают в нашей
Галактике один раз в 50 или 100 лет,
достигая в течение нескольких дней
яркости, равной примерно яркости
свечения всех остальных 200 млрд
звезд. По неясным пока причинам в
этих уникальных звездах происходит
внезапный взрыв, при котором они
сбрасывают с себя газовую оболочку,
и остатки этой оболочки разбегаются
от центра звезды со скоростями по¬
рядка 5—10 тыс. км/сек (рис. 2).Выделяющаяся при вспышке све¬
товая энергия достигает 1052 эрг, что1	«Природа», 1967, № 3, стр. 115—116.примерно на 20 порядков больше са¬
мой мощной из наблюдавшихся вспы¬
шек Солнца (23 февраля 1956 г.).
Если бы ближайшая к нам звезда а
Центавра стала Сверхновой, она рсве-
тила бы нашу Землю с яркостью 500
полных лун! В меньших масштабах
взрывные процессы происходят на
значительно более распространенных
Новых звездах (рис. 3),Догадка о Сверхновых как источ¬
никах космических лучей преврати¬
лась, однако, в стройную, научно
обоснованную гипотезу лишь а 1955 г.
благодаря успехам радиоастрономии.
Оказалось, что наблюдаемые в виде
туманностей остатки взорвавшихся
Сверхновых (наиболее известна из
них Крабоеидная туманность в созве¬
здии Тельца) служат мощными источ¬
никами радиоизлучения. Свойства же
этого излучения неоспоримо указыва¬
ют на его связь с магнитнотормозным
излучением очень быстрых электро¬
нов. Подсчеты, основанные на оценке
напряженности магнитного поля в Кра¬
бовидной туманности (~10_3 эрстед)
и ее размеров, показывают, что про¬
тоны в ней могли бы в принципе
ускориться до энергии ~1017 эв, а
тяжелые ядра — даже до 10" за,
т. е. почти до самых больших извест¬
ных в космическом излучении энер¬
гий. Для более строгой проверки ги¬
потезы о Сверхновых звездах требу¬
ется тщательное изучение широких
атмосферных ливней — этого уни¬
кального явления, позволяющего по¬
лучить информацию о крайне редких
гостях Земли — частицах предельно
высоких энергий. Важно, в частности,
будет проверить, действительно ли
самые мощные широкие ливни име¬
ют своими предками только очень
тяжелые ядра. Если же среди частицс энергией 1019—1020 эв окажутся
протоны, то станет ясно, что никакие
оболочки Сверхновых не в состоянии
работать в качестве «небесных уско¬
рителей» таких частиц.ВОЗРАСТ КОСМИЧЕСКИХ ЛУ
ЧЕЙ И ПРОБЛЕМА ГАЛАКТИ
ЧЕСКОГО ГАЛОКак было сказано выше, радио¬
астрономия впервые открыла воз¬
можность почти в буквальном смысле
слова увидеть источники частиц вы¬
сокой энергии, связанные с остатка¬
ми сравнительно недавно взорвав¬
шихся Сверхновых звезд. Но было бы
слишком неосмотрительно полагать,
что на этом и закончились исследова¬
ния сложнейшей проблемы проис¬
хождения космических лучей. Сле¬
дующие шаги состояли в том, чтобы
определить:—	тот объем, в который Сверх¬
новым надлежит «накачивать» части¬
цы высоких энергий (в основном про¬
тоны);—	тот период времени, в течение
которого каждая космическая части¬
ца в состоянии «продержаться» ъ
межзвездном пространстве до при¬
бытия своей «смены».Первая проблема показалась до¬
вольно простой после того, как выяс¬
нилось (1949 г.), что практически весь
объем галактического диска насыщен
магнитным полем. Хотя это поле и
не очень однородно по своей напря¬
женности, но в общем оно достаточно
велико, чтобы удержать в предела!
Галактики самые энергичные из изве¬
стных сейчас физикам космических
частиц, если только они обладают до¬
статочно большим зарядом, т. е. от¬
носятся к группе тяжелых ядер, на¬
пример типа ядер железа.гО' ШV»#Рис. -3. Расширение оболочки изор¬жвавшейся Новой звезды В созвездии
Орла. Стрелкой показан выброс ог¬.ромной газовой струн182?(ЭЭЗ
54 АстрофизикаРазвитие радиоастрономии пока¬
зало, однако, что радиоизлучение,
связанное, по-видимому, с магнитным
торможением быстрых электронов,
приходит к нам на Землю отнюдь не
только из занятой звездами области
галактического диска. 80 или даже
90% всего «радиосвечения» Галактики
приходит из огромной почти сфери¬
ческой области радиусом 10—15 ки¬
лопарсек (около 40 тыс. световых
лет). Эта область, охватывающая га¬
лактический диск в виде своеобраз¬
ной короны, получила название га¬
лактического гало. Такое же гало,
даже с большей степенью уверен¬
ности, было обнаружено у похожей
на нашу спиральной галактики М31 в
созвездии Андромеды и у ряда дру¬
гих галактик.Проблема определения возраста
космических лучей решалась в два
этапа. Сначала было подмечено, что
ядерный состав космических лучей в
одном отношении поразительно от¬
личается от химического состава лю¬
бых астрономических объектов, в том
числе и Сверхновых звезд. Речь идето	легких ядрах лития, бериллия и
бора (атомные номера 3, 4 и 5), ко¬
торые практически полностью отсут¬
ствуют в атмосферах Сверхновых
звезд (судя по спектрам их оптиче¬
ского свечения). Нет их и в составе
космических лучей, приходящих к
нам от Солнца. Единственной разум¬
ной причиной появления легких ядер
а галактическом космическом излуче¬
нии могла быть так называема»
фрагментация — расщепление более
тяжелых ядер при их столкновении с
ядрами межзвездного газа.Подсчеты показали, что достаточ¬ные. 4. Галактика М 87. Справа на¬
блюдается гигантская струя j газа,
выброшенного, по-видимому, при
взрыве ядра этой галактикино сильное влияние фрагментации
возможно лишь при условии прохож¬
дения частицей слоя газа с общей
удельной массой около 3+5 г в стол¬
бике сечением 1 см2 (3+5 г/см2). По
земным масштабам это очень малая
толща вещества, равная примерно
той 1/300 части земной атмосферы,
которая остается за пределами высот
около 40 км. Кстати, уже поэтому до¬
статочно надежные измерения хими¬
ческого состава космических лучей
могут проводиться лишь на спутни¬
ках, летающих на внеатмосферных
орбитах.Если при определении возраста
космических лучей исходить из сред¬
ней плотности межзвездного водоро¬
да в галактическом диске (0,3 см~3)
и скорости космических частиц, близ¬
кой к скорости света (3- 1010 см/сек),
то полный их возраст окажется весь¬
ма скромным—-около 10 млн лет.
Если же допустить свободный выход
космических лучей в гало, где сред¬
няя плотность примерно в 30 раз
меньше, то возраст получится уже
более солидным — около 300 млн
лет. Как показали совсем недавние
исследования индийских физиков, ос¬
нованные на изучении относительного
количества радиоактивных изотопов
бооа в космических лучах, первая
оценка слишком мала.Таким образом, приходится счи¬
тать все гало резервуаром космиче¬
ских лучей, а это, в свою очередь,
является новым аргументом в пользу
существования самого гало.Постепенно выяснилось, что на¬
рисованная здесь простая картина на
самом деле должна быть существен¬
но дополнена, с учетом различия вколичестве вещества, проходимого
частицами разных энергий. Не исклю¬
чена возможность поэтому, что в га¬
лактике существует не один, а два
типа источников космического излу¬
чения. Указания на существование га¬
лактической короны, наблюдения
других галактик и, наконец, сообра¬
жения, связанные с тонким анализом
энергетического спектра космических
лучей, приводят к мысли о возмож¬
ном существовании гораздо более
мощных источников энергии, чем
Сверхновые звезды. Таким источни¬
ком могут быть грандиозные взрывы
самых плотных и горячих частей га¬
лактик — их ядер. Примером подоб¬
ной небесной катастрофы служит
очень яркий источник радиоизлучения
под названием Лебедь А. Это так на¬
зываемая радиогалактика с довольно
малой областью оптического свече¬
ния («всего» около 3 килопарсек) и
гораздо более протяженной зоной
радиоизлучения, состоящей из двух
выброшенных в противоположные
стороны масс с общим поперечником
около 130 килопарсек (или 400 тыс.
световых лет). Подсчитано, что осво¬
бодившаяся при таком выбросе энер¬
гия примерно в миллиард раз превы¬
шает энергию взрыва Сверхновой
звезды. В других радиогалактиках,
как например в галактике М87 в
созвездии Девы (рис. 4), выброс све¬
тящейся струи имеет односторонний
характер.Наиболее вероятной причиной
происхождения радиогалактик счита¬
ют сейчас взрывы галактических ядер.
В этой связи очень важны данные
радио- и рентгеновских наблюдений,
причем последние возможны только
на спутниках, ибо рентгеновское из¬
лучение поглощается уже в самых
верхних слоях земной атмосферы.
Эти данные показали, что и наша Га¬
лактика обладает ядром протяжен¬
ностью около 300 парсек.Вполне возможно, что когда-то,
по крайней мере десятки миллионов
лет назад, это ядро было значительно
больше, но в результате взрыва прои¬
зошел мощнейший выброс вещества,
который и создал современное гало.
Но если это так, то та же самая ги¬
потеза совершенно по-новому ставит
вопрос и о происхождении космиче¬
ских лучей в нашей Галактике. Родив¬
Астрофизика 35шись когда-то в центральной части
Галактики, они постепенно расшири¬
лись, диффундируя сквозь неодно¬
родно намагниченные сгущения (об¬
лака) межзвездной плазмы. Расчеты,
произведенные в Физическом инсти¬
туте им. П. Н. Лебедева АН СССР
Т. Н. Чарахчьян и А. Н. Чарахчьяном,
показали, что такая диффузия могла
бы, в принципе, хорошо объяснить
наблюдаемый сейчас у Земли энер¬
гетический и зарядовый состав косми¬
ческих лучей. Собственно говоря, та¬
кая модел» распространения косми¬
ческих лучей из ядра Г ..тактики по¬
хожа на явление выброса космиче¬
ских лучей во время вспышек на
Солнце, отличаясь от него лишь го¬
раздо более грандиозными масшта¬
бами.Следует отметить, что догадка о
возможном взрыве ядра Галактики в
прошлом далеко не пользуется тока
общим признанием специалистов —
уж слишком она «экзотична» и недо¬
статочно обоснована на современном
уровне знаний. Однако взрывы галак¬
тических ядер могут иметь и друг/ю
связь с наблюдаемыми у Земли кос¬
мическими лучами.Дело в том, что изучение широ¬
ких атмосферных ливней с характер¬
ными для них очень высокими энер¬
гиями первичных частиц привело к
выводу о нерегулярном ходе энерге¬
тического спектра в области самых
высоких энергий. Создается впечат¬
ление о существовании опять-таки
двух источников пополнения ресур¬
сов космических лучей: один (более
слабый) — внутригалактический, а
другой — межгалактический, или ме-
тагалантический. Вполне возможно,
что метагалактический резервуар как
раз и «накачивается» взрывами ра¬
диогалактик, значительно более ред¬кими, но зато гораздо более мощны¬
ми, чем взрывы Сверхновых звезд а
самой Галактике.♦В статье были довольно бегло за¬
тронуты основные направления, в ко¬
торых опыты по космическим лучам
так или иначе способствуют изучению
взрывных явлений во Вселенной. По¬
ка неясно, существует ли связь между
космическим излучением и самым за¬
гадочным явлением Вселенной —
свечением квазизвездных радио¬
источников, или квазаров. Это про¬
цессы, по-видимому, связанные со
взрывами еще более грандиозных
масштабов, чем все перечисленные
выше (рис. 5). Достаточно сказать,
что примерно за 1000 лет активной
стадии квазаров в каждом из этих
невероятно удаленных от нас объ¬
ектов выделяется еще на 10—15 по¬
рядков больше энергии, чем у радио¬Рис. 6, Фотография квазизвездного
радиоисточника ЗС 273. Слева внизу
виден выброс вещества, имеющий
возраст, по всей вероятности, в
сотни тысяч летгалактик. Трудно рассчитывать на то,
что излучающие в радиодиапазоне
заряженные частицы, выброшенные
с оболочками квазаров, могут доне¬
сти до нас какую-то информацию об
их природе. Больше надежд в этом
отношении следует возлагать на
гамма-кванты высоких энергий, и
особенно на нейтрино, поскольку, в
отличие от заряженных частиц, и те
и другие могут двигаться по прямым
линиям со сравнительно слабым по¬
глощением s межгалактической сре¬
де.К сожалению, гамма-астрономия
делает пока свои самые первые,
очень робкие шаги. Однако можно
полагать, что использование внеат¬
мосферных лабораторий на спутни¬
ках, а потом и на Луне, сильно про¬
двинет и эту, совсем новую область
астрофизики, что существенно помо¬
жет в раскрытии роли во многом еще
загадочных взрывных явлений в про¬
цессе эволюции Вселенной.
вв МинералогияУЛЬТРАЗВУК ИССЛЕДУЕТ МИНЕРАЛЫВ. А. ТокаревДоктор геолого-минералогических наукА.	В. Ященког. АпатитыИспользование ультразвука в об¬
ласти изучения состава горных порол
и минералов, почв, органических
окаменелых остатков, а также при
сложных технических приемах извле¬
чения из горных пород рассеянных
в них вкраплений полезных компо¬
нентов — дело совершенно новое.Известно, что при прохождении
обычной звуковой волны, соответ¬
ствующей разговору средней гром¬
кости, ускорение составляет всего
лишь несколько сотых долей д, а
звуковое давление ничтожно мало.
Такое давление, конечно, не может
оказать существенного воздействияна жидкую среду, например воду.Совсем иначе обстоит дело с
ультразвуком. При прохождении
ультразвуковых волн ускорение мо¬
жет достигать сотен тысяч и даже
миллионов д, а мгновенное звуко¬
вое давление может доходить до
десятков тысяч атмосфер. Возникно¬
вение столь большого звукового дав¬
ления с частотой ультразвука в жид¬
кости приводит к качественно ново¬
му явлению —так называемой кави¬
тации. Она вызывает механические
разрушения как у частичек жидкости
(например, воды), так и на повеох-
ности твердых тел. Именно это свой¬
ство ультразвука и находит наиболее
широкое применение в минералогии,
петрографии, почвоведении, палеон¬
тологии и других областях научны*
исследований, а также в производст¬
венных работах.Жидкая среда, вода, как бы
«рвется» с образованием мельчай¬
ших газовых пузырьков, которые су¬
ществуют мгновенье и затем очень
быстро захлопываются (аннигилиру¬
ют). Именно здесь, при аннигиляции
пузырьков, и возникает огромное
мгновенное давление. Эти пики дав¬
лений сопровождаются сильными
(местными) повышениями температу¬
ры и электризацией частиц воды.
Внутри кавитационных пузырьков
проскакивают мельчайшие искры, и
от них вся вода слабо светится. Та¬
ким образом, в воде возникает
огромная механическая энергия, не¬
сомая ультразвуком. Возможности
ультразвука в решении разного рода
задач очень широки. Пока при по¬
мощи этого метода определяется
кавитационная прочность минералов;
устанавливается связь реакции неко¬
торых минералов на ультразвук с
другими их свойствами (например,Рис. 1. Зерна минерала диккита Al4[Si4Oi0][ОН J8 из группы каолинита.
Дикит образует очень мелкие пластинчатые шестиугольные кристалли¬
ки размером не более десятых долей миллиметра в диаметре. Плотно срос¬
шиеся мельчайшие пластинки дпккита в природе образуют порошкооб¬
разные массы.Чтобы подготовить из такого материала препараты для электронного ми¬
кроскопа, наиболее удобен способ кратковременной обработки их ульт¬
развуком. При этом сростки и агрегаты диккита распадаются па массу
отдельных мельчайших пластинок, из которых легко приготоВ1!ть нуж¬
ный препарат и исследовать отдельные кристаллики-пластинки диккита.
Снимок сделан при помощи электронного микроскопа с увеличением в
14 ООО раз. Суспензия агрегатов диккита в воде перед фотографирова¬
нием обработана ультразвуком в течение 1,5 минут
Минералогия 57для гринокита '), производится дис-
пергация и дезинтеграция (измель¬
чение, дробление) минералов и гор¬
ных пород; наконец, ультразвук ис¬
пользуется при гранулометрическом
анализе осадочных пород. Данные
исследований в каждом из этих на¬
правлений дают интересные, свое¬
образные, а часто и неожиданные
результаты.Для определения кавитаци¬
онной прочности были взяты тальк
Mg3[OH]2Si4O|0, галенит PbS, доломит
Са, Мд[СозЬ, апатит ЗСазРг08 •■ Ca(F, С1)2), оливин (Mg, Fe)2Si04,
альбит NafAISiaOg], гранат Fe3Al2[Si04]3
и кварц Si02. Эти минералы дроби¬
лись до размера 0,5 мм, помещались в
стакан с водой и озвучивались ульт¬
развуком интенсивностью 17 вт/см2
на частоте 22 кгц. После озвучивания
каждая навеска промывалась, высу¬
шивалась, взвешивалась и затем сно¬
ва поступала в воду и озвучивалась.
При этом минералы заметно теряли
в весе (кавитационная эрозия). По¬
вторные взвешивания дали возмож¬
ность определить уменьшение веса
минералов после каждого воздейст¬
вия ультразвука в жидкой среде.Результаты расчетов показали,
что кавитационная прочность опре¬
деляется в основном твердостью
этих минералов, однако зависит так¬
же от хрупкости и степени совершен¬
ства спайности 2.Наиболее распространенная точ¬
ка зрения на механизм кавитацион¬
ного разрушения заключается в сле¬
дующем. Каждая точка среды, через
которую проходит ультразвук, в те¬
чение полупериода испытывает сжа¬
тие, а в течение второго полуперио¬
да— растяжение. На поверхности
твердых тел всегда есть микротре¬
щинки. В результате гидравлических
ударов при кавитации (полупериод
сжатия) жидкость в них вдавливает¬1	Гринокит, или кадмиевая обман¬
ка (CcIS)^— минерал лимонно-желтого
цвета, встречается в зонах окисления
цинково-сульфидных месторождений.2	Спайностью минерала называ¬
ется его способность раскалываться
или расщепляться по определенным
кристаллографическим направлени¬
ям. Примером высшей степени со¬
вершенной спайности являются слю¬
ды, способные расщепляться на тон¬
чайшие, невидимые глазом листочки.ся. Затем, когда в поле ультразвука
создается пониженное давление (по¬
лупериод растяжения) жидкость из
микротрещин мгновенно удаляется
под действием большой разности
давлений внутри и вне микротрещин.В поле ультразвука низкой ча¬
стоты (примерно 25 кгц) гидравличе¬
ские удары, обусловленные кавита¬
цией, будут возникать в первую оче¬
редь в тех местах поверхности твер¬
дых частиц, где есть благоприятные
условия для образования ядер кави¬
тацииВвиду того что радиус разруши¬
тельного действия гидравлических
ударов незначителен, направление
ударов всегда перпендикулярно по¬
верхности, на которой аннигилируют
кавитационные пузырьки в жидкости.
Гидравлические удары расклинивают
микротрещины, поры, неровности, на¬
правления спайности минералов и
другие ядра кавитации. Все это обус¬
ловливает эрозию поверхности твер¬
дых минералов.Считается, что именно кавита¬
ция вызывает процессы диспергиро¬
вания (тонкого измельчения твердых
и жидких тел в данной среде, с об¬
разованием дисперсной системы) в
поле ультразвука. Однако механизм
этого явления, по-видимому, доволь¬
но сложен и в свою очередь состо¬
ит из ряда процессов, проявляющих¬
ся в той или иной степени в зависи¬
мости от условий эксперимента. К по¬
следним относятся: частота и интен¬
сивность ультразвука, характер окру¬
жающей среды, температура и дав¬
ление в среде, характер минеральной
твердой фазы и т. д.Теперь обратимся ко второй про¬
блеме, для разрешения которой кое-
что уже сделано. Речь идет об изу¬
чении минерала гринокита CdS. Из¬
вестно, что этот минерал очень ак¬
тивно реагирует на световые колеба¬
ния, быстро изменяется под влиянием
света. Изучение его ультразвуковых
свойств показало связь между сте¬
пенью изменения гринокита обычным
светом и воздействием на минерал
ультразвука. При этом монокристал¬
лы гринокита подразделяются по1 Углубления, следы спайности,
выходы микротрещин, проявления
слоистости пород и пр. неровности
на поверхности зерен минералов.Василий Андреевич Токарев. Заве¬
дующий лабораторией региональной
геологии Геологического института
Кольского филиала АН СССР. Автор
ряда работ по геолоши Арктики.
Много лет занимается изучением
горных пород и минералов северных
районов Советского Союза. После¬
дние исследования касаются геоло¬
гии района Колмозеро — Воронья и
минералогии Кейв.Алексеи Владимирович Ященко. Гор¬
ный пнженер-геолог, младший
научный сотрудник Горнометаллур-
шческого института Кольского фи¬
лиала АН СССР. Работает в области
обогатительной минералогии.
58 МинералогияРис.2. Кварцитовидные глауконитовые алевролиты: а—фракция 0,25—0,5 мм
до обработки ультразвуком; б—тот же алевролит, но дезинтегрированный
в результате обработки ультразвуком в зерна <^0,1 мм; в—зерна магнитных
минералов из тех же алевролитов, извлеченные сильным электромагнитным
сепаратором из дезинтегрированной массы; г—тот же материал глауконитовых
алевролитов, дезинтегрированный в результате дополнительной обработки
ультразвуком еще в течение 30 мин.ультразвуковым свойствам на два
типа. Однако известны также и мо¬
нокристаллы, которые имеют проме¬
жуточные между этими крайними
членами ряда свойства.Опыты показали, что скорость
поглощения звука изменяется в
зависимости от изменений в минера¬
ле, вызванных облучением монокри¬
сталлов кадмиевой обманки белымсветом. При этом монокристаллы
первого и второго типа ведут себя
прямо противоположно.Если в монокристаллах гриноки-
та первого типа ультразвуковое по¬
глощение заметно уменьшайся при
облучении их белым светом, то в
монокристаллах второго типа в тех
же условиях, наоборот, поглощение
ультразвука возрастает. В монокри¬сталлах промежуточных разновидно¬
стей гринокита поглощение ультра¬
звука меняется по-разному, в зави¬
симости от интенсивности белого све¬
та, воздействующего на монокри¬
сталлы. Пс-видимому, здесь имеет
место взаимодействие двух явлений,
развивающихся в гриноките: 1—из¬
менений электропроводности в зави¬
симости от облучения минерала бе¬
лым светом (плотность электронов
проводимости) и 2 — электрического
поля, возникающего в минерале в
результате воздействия ультразвука
(пьезоэлектрическое поле минера¬
ла). Однако до сих пор остается не¬
ясным— с каким же из этих двух
свойств кристаллической решетки
гринокита связаны такие важные раз¬
личия в поведении его разновидно¬
стей в поле ультразвука. В этом от¬
ношении группа гринокита до настоя¬
щего времени не может считаться
достаточно изученной минералогами.
Следует задуматься и обратить вни¬
мание на поведение разновидностей
кадмиевой обманки в ультразвуке.
Возможно, существуют подобные же
расхождения и в других свойствах.
Если это так, то придется пересмот¬
реть взгляды на всю эту группу ми¬
нералов.Таким образом, возникает необ¬
ходимость проверить поведение в
ультразвуке всех главных (хотя бы!)
групп минералов для сопоставления
уже выявленных закономерностей,
изоморфных 1 рядов и групп минера¬
лов, изоморфного замещения одного
металла другим в решетках минера¬
лов, закономерностей изоморфизма
вообще в связи с ультразвуковыми
свойствами минералов. Одним сло¬
вом, эти особенности и реакция на
ультразвук — еще одно направление
исследования минералов, которое
следует осуществить в самое бли¬
жайшее время.Теперь посмотрим, каково меха¬
ническое воздействие ультразвука
на твердые породы или минералы
для их диспергирования и дезинте¬
грирования.1	Свойство веществ, родственных
по химическому составу, кристалли¬
зоваться в близких формах, образуя
так называемые смешанные кристал¬
лы.
Минералогия 39Рис. 3. Последовательность опытов с
применением обработки минералов
ультразвуком: 1. Дробление руды в
дробилках и измельчение на валках
пли в шаровых мельницах до флота¬
ционной крупности (мельче —0,315 мм). 2. Измельченна я руда по¬
мещается в флотационную камеру, в
которую вместе с водой поступают
флотореагенты (собиратель и вспени-
иатель). При помощи флотации про¬
исходит разделение полезных (руд¬
ных) минералов и пустой породы.
Собиратели служат для образования
несмачиваемой водою поверхности
зерен полезного минерала, которые
затем обволакиваются капельками
вспенивателя и всплывают на по¬
верхность, образуя пену (пенный
продукт). На флотацию требуется 1
или несколько минут. 3. Получаемый
пенный продукт непрерывно разгру¬
жается в отстойник. 4. Жидкая фаза
от отстрйника через сифон сливается
п выбрасывается. 5. Зерна полезного
минерала из отстойника поступают
на обработку ультразвуком, при этом
пх сростки разрушаются, что способ¬
ствует поышевию выхода полезного
минерала в концентрат при дальней¬
шей флотации, в. Обработанная уль¬
тразвуком твердая фаза направляет¬
ся на вторичную флотацию, которая
производится аналогично. Однако те¬
перь в качестве флотореагента обыч¬
но применяется только вспениватель,
способствующий образованию пенно¬
го продукта — концентрата. 7. Твер¬
дая фаза второй флотации (камерный
продукт) называется также «проме¬
жуточным продуктом», который яв¬
ляется неизбежным результатом
обогащения руд и обычно направля¬
ется на повторное обогащение. Кон¬
центрат — конечная цель обогащения
с максимально возможным содержа¬
нием полезного минерала — как пра¬
вило, идет в промышленность (в
плавку пли другие процессы извлече¬
ния металлов из руд)ИзмельченныйматериалВспениватель / для
образования пены/Собиратель / приме¬
няется для того
чтобы минерал имел
несмачиваемую водой
поверхность/.Хвосты/пустая порода/.Флотацияжидкая фаза
твердая фазаОбработкаультразвукомВспенивательПро меж уточи ы й
продуктФлотацияКонцентрат
во МинералогияРезультаты проведенных опытов
необычны. Ряд специальных методов
исследования вещества требует опре¬
деленной величины зерна, опреде¬
ленной степени измельчения мине¬
ралов. Например, на столик электрон¬
ного микроскопа, увеличивающего до
100 000 раз, нельзя поместить зерна
минерала даже сечением в десятые
доли миллиметра. Препараты здесь
должны готовиться из тонко измель¬
ченного материала. Понятно поэтому,
как велико значение нового ультра¬
звукового метода подготовки мате¬
риала к анализам (рис. I).Для исследования материалов на
электронном микроскопе, а также для
гранулометрического анализа следу¬
ет подбирать свой режим дисперги¬
рования, т. е. частоту, интенсивность,
время облучения ультразвуком и дру¬
гие параметры. При этом рекоменду¬
ется применять как низкие, так и вы¬
сокие частоты ультразвука, для
каждого образца — свои, наиболее
эффективные, значения параме¬
тров.В ряде опытов при гранулометри¬
ческом анализе ультразвук исполь¬
зуется для отмывки образцов осадоч¬
ных пород (образовавшихся путем
осаждения в воде или на суше) от
загрязняющих их глинистых частиц
(рис. 2) ■. Если же сравнить результа¬
ты, полученные от применения ульт¬
развука, с результатами старых мето¬
дов, оказывается, что в первом слу¬
чае подготовка образцов к анализу
идет значительно скорее 2.1	Глинистыми обычно называют
частицы размером в 0,01 мм и мель¬
че.2	Например, вместо обрабатывав¬
шихся раньше вручную 6 образцов
при помощи ультразвуковой установ¬
ки удавалось обрабатывать до 25—Далее, очень важна возможность
регулирования качества обработки
образцов путем изменения как про¬
должительности, так и частоты приме¬
няемых ультразвуковых колебаний.
Сопоставления анализов показывают,
что после ультразвуковой обработки
образцов осадочных пород выход из
них минералов тяжелой фракции вы¬
ше, чем при ручной подготовке об¬
разцов к гранулометрическому ана¬
лизу. Значение этого вывода чрезвы¬
чайно велико для процесса извлече¬
ния тяжелых минералов из породы —
ведь именно с ними связаны полез¬
ные металлы. Кроме того, в резуль¬
тате ультразвуковой обработки выде¬
ляются зерна минералов тяжелой
фракции несколько большего разме¬
ра, чем при ручной обработке проб.
Таким образом, оказывается, что тя¬
желая фракция полезных минералов
содержит больше зерен с диаметром,
близким к 0,1 мм.Столь же новы и интересны ре¬
зультаты опытов применения ультра¬
звука в области обогащения полезных
ископаемых. Железо, свинец, медь и
прочие металлы рассеяны в горных
породах нередко в незначительном
количестве. Прежде чем пустить эти
минералы в плавку, их нужно из¬
влечь из породы, повысить их содер¬
жание по сравнению с исходной по¬
родой. Обогащение полезных иско¬
паемых— чрезвычайно трудоемкий
процесс. Ультразвук может облег¬
чить эту работу.После воздействия ультразвука
(рис. 3) происходит разделение пары
минералов из их сложного концент-30 образцов за одно и то же время,
т. е. производительность труда на
самом трудоемком участке грануло¬
метрического анализа повышается в4—5 раз.рата (получаемого в результате обо¬
гащения): халькопирит (CuFeS2) всплы¬
вает в рудной пене (флотируется), а
галенит (PbS) не всплывает. Такое же
разделение возможно для пар: ру¬
тил — ильменит, рутил — циркон,
халькопирит — пирит, сфалерит — га¬
ленит и др.Ультразвук все шире использу¬
ется в науке и практике. Мы не бу¬
дем останавливаться на применении
его для решения ряда технических
проблем. Скажем лишь, что, напри¬
мер, хорошие результаты достигну¬
ты в ускорении коагуляции (сверты¬
вания) минеральных суспензий. Это
способствует ускорению осаждения
твердых частиц. Ультразвуком мож¬
но разрушать слой флотационных
реагентов-собирателей, находящий¬
ся на поверхности минеральных ча¬
стиц. Ультразвуковая обработка агре¬
гатов, тесных срастаний и прораста¬
ний минералов позволяет получать
максимально возможный «выход» по¬
лезного компонента. Это—значи¬
тельно более производительный ме¬
тод, чем ручное дробление.Не менее важно также и внед¬
рение ультразвука при подготовке
исходных материалов для дальнейших
специальных исследований (например
в электронном микроскопе, масс-
спектрографе и пр.).Использование ультразвука для
выявления связей между физико-хи-
мическими свойствами минералов, а
также особенностей изоморфизма в
их группах может явиться новым на¬
правлением исследования для мине*
ралогов. Возможно, оно приведет к
необходимости изучения ультразву¬
ком всех основных изоморфных ря¬
дов минералов и пересмотру уже
сложившихся представлений о зако¬
номерностях изоморфизма.
НАПРАВЛЕННЫЕВЗРЫВЫОпыт МедеоА.	Н. РомашовКандидат физико-математических наукГрандиозные строительства современности связаны с
перемещением десятков миллионов кубических метров
грунта. Рекордны в этом отношении гидротехнические
сооружения с плотинами высотой в 200—300 м. Таковы
строительства ГЭС на реке Ингури в Западной Грузии с
плотиной аысотой 260 м, на Вахше— Нурекская ГЭС с
плотиной в 320 м высотой, Токтогульская плотина
(220 м), Рагунская (350 м) и т. д. В перспективе намеча¬
ется строить поистине невероятные плотины высотой до
полукилометра (Пяндж). Уже пройденным этапом теперь
можно считать строительство селезащитной плотины в
Медео на р. Малой Алматинке высотой около 100 м
Условия работ в Медео были много сложнее, чем, ска¬
жем, при образовании завальной плотины в Токтогуле,.
так как в Медео от взрыва требовались не только раз¬
рушение и дробление бортов ущелья, но и переброска
раздробленной породы в тело плотины на расстояния
до 300 м. В условиях же Токтогула, Нурека и Рагуна
порода, подсеченная взрывом, при падении с высоты а
500—700 м могла бы заполнить тело плотины практи¬
чески без сообщения ей дополнительной горизонталь¬
ной скорости.Почему же работы в Медео до сего времени оста¬
ются, по существу, единственным опытом образования
взрывной высотной плотины? Почему сам взрыв в Медео
был осуществлен только после десятилетних мытарств,
потребовавших неоднократных разбирательств и обсуж¬
дений, бесчисленных и порой безответственных возра¬
жений и замечаний в различных комиссиях?Причиной тому, в первую очередь,— новизна и не¬
привычность для гидротехников образования плотин
взрывом. Наиболее серьезным было указание на опас¬
ность фильтрации воды сквозь тело плотины. Дело в
том, что при существующих способах строительства в
теле насыпных плотин для предотвращения фильтрации
создается водонепроницаемое ядро из глины. Отсут¬
ствие такого ядра в образованной взрывом завальной
плотине, по мнению гидротехников, должно привести к
просачиванию воды через ее тело и постепенному раз¬
мыву плотины. Чтобы окончательно развеять такие опа¬
сения, безусловно надо провести подробные исследова¬
ния. Некоторые из них намечается осуществить на стро-Александр Николаевич Ромашов.
Старший научный сотрудник
Института физики Земли им.О.	Ю. Шмидта АН СССР, специа¬
лист в области физики взрыва п
его действия. Руководил экспеди¬
цией ИФЗ АН СССР, проводившей
научные наблюдения во время уни¬
кальных взрывов в Медео.1 «Природа», 1967, № 2, стр. 43—50.
•2 Техникаительстве Бойпазинской плотины на р. Вахш, которая бу¬
дет создаваться взрывным способом в 1968 г. Но уже
сейчас, опираясь на опыт природы, можно с уверен¬
ностью говорить о способности завальных взрывных
плотин длительное время держать напор воды, который
возникает при образовании водохранилища.Задолго до того как человек начал применять взры¬
вы на строительстве плотин, природа создала уникаль¬
ные водоемы, перегораживая русла рек завальными
плотинами. Таково Сарезское озеро на Памире с высо¬
той порядка 800 м, огромное озеро Сарычилек в Казах¬
стане, озеро Кюль в Азербайджане и другие. Сущест¬
венно то, что большинство подобных водоемов, образо¬
вавшихся перед завальными плотинами, существует с не¬
запамятных времен. Пожалуй, единственным известным
нам случаем разрушения естественной завальной пло¬
тины была катастрофа на озере Иссык в 1963 г., вызван¬
ная сошедшим в него гигантским селем и последующим
размывом плотины. Надо, однако, отметить, что озеро
Иссык просуществовало 8 тысяч лет, в то время как воз¬
раст искусственных современных гидротехнических со¬
оружений измеряется пока десятками лет. Кроме того,
размыв плотины на озере Иссык происходил с низового
откоса, а не изнутри за счет фильтрации, и продолжался
несколько часов. При своевременном использовании
соответствующей техники размыв мог быть приостанов¬
лен и даже предотвращен без особых усилий.Таким образом, масштабы завальных плотин, создан¬
ных стихийными силами природы, в некоторых случаях
превосходят самые грандиозные проекты строительства,
существующие на сегодняшний день. Следовательно,
вполне резонно учесть опыт природы в подходящих для
этого местах строительства.Второе, что тормозит применение крупных взрывов
на строительстве завальных плотин,— это отсутствие раз¬
работанной теории таких взрывов и надежных методов
расчета основных параметров их действия. Проведение
крупных взрывов связано с решением большого круга
важных вопросов: расчет величины заряда и глубины
его заложения, определение количества необходимых
оарядов и способа их расположения, выбор наиболее
рационального интервала замедления взрыва одних за¬
рядов по отношению к другим, установление характера
распределения взорванной массы породы, степени опас¬
ности взрыва от разлетающихся осколков, продуктов
взрыва и сейсмических волн, определение границ без¬
опасной зоны и многие другие. Пока что при проведе¬
нии крупных взрывов все эти вопросы решаются весьма
приближенно. Основой расчетов служит, естественно, на¬
копленный опыт ведения взрывных работ, воплощенный
в различные эмпирические формулы и правила. Однако
этот опыт получен при проведении сравнительно малых
взрывов. Вплоть до последнего времени вес зарядов
измерялся десятками, максимум сотнями тонн. Строи¬
тельство же больших завальных плотин требует приме¬
нения зарядов весом в тысячи тонн, как, например, в
Медео, где вес одиночного заряда в отдельной камере
превышал 3600 т, а суммарный вес всех зарядов был
близок к 10 тыс. т.Расчет действия крупных взрывов ведется, в сущ¬
ности, по той же методике, которая применялась для
малых взрывов, с введением некоторых поправочных
коэффициентов. Но поскольку количество крупных про¬
веденных взрывов, на основе которых вводятся поправ¬
ки, еще весьма ограничено, а условия их проведения,
как правило, сильно меняются от опыта к опыту, то точ¬
ность поправочных коэффициентов остается довольно
низкой. В качестве примера можно указать на трудности
расчета левобережного взрыва в Медео, которые в рав¬
ной степени относятся к любому подобному взрыву. Рас¬
чет проводился по эмпирической формуле Борескова:Q = kW3 (0,4 + 0,6 п3),где Q — вес заряда,к — коэффициент расхода ВВ,
п — показатель действия взрыва,W — длина линии наименьшего сопротивления.В первом варианте проекта, составленного специа¬
листами треста «Союзвзрывпром», был принят показа¬
тель действия взрыва, равный 1,0. Расчет с этим показа¬
телем дал значение веса зарядов первого ряда, равное
800 т. После того как в Институте физики Земли АН
СССР на основе наблюдений за правобережным взры¬
вом были высказаны сомнения относительно величины за¬
рядов, расчет был повторен. При повторном расчете по¬
казатель п принимался равным 1,25, что привело к уве¬
личению веса зарядов примерно до 1200 т. И в первом
и во втором случае расчет производился одними и теми
же специалистами, предсказывался один и тот же эф¬
фект взрыва, а значения веса зарядов получились, в
зависимости от величины принятого коэффициента п,
различающимися в 1,5 раза. Этот пример показывает,
что эффект действия крупного взрыва, по существу,
угадывается, так как никаких однозначных критериев,
кроме тех, которые получались из опыта с малыми
взрывами, при выборе показателя п не существует. Все
это говорит о том, что уровень знаний в вопросах рас¬
чета действия крупных взрывов еще недостаточно
высок и есть большой резерв увеличения эффектив¬
ности таких взрывов путем уточнения методики их
расчета.Каковы же пути совершенствования методов расче¬
та крупных взрывов? Можно назвать два таких пу*и.
Первый состоит в совершенствовании имеющейся ме¬
тодики расчета, основанной на эмпирических прави¬
лах. На основе вновь проводимых опытов с крупными
зарядами в эти правила можно вводить поправки и
дополнения и в каждом следующем опыте учитывать
результаты предыдущих. Этот путь при всей его кажу¬
щейся надежности является, по-видимому, наименее
эффективным, так как он длителен и дорог. Крупные
взрывы проводятся еще сравнительно редко, и для на¬
копления достаточного опыта потребуется слишком мно¬
го времени.Второй путь состоит в расширении фронта иссле¬
довательских работ с целью создания надежной теории
всего явления в целом. Ведь в первом случае по су¬
Техника в!1ществу измерялись лишь пипечные результаты взры¬
ва (размеры воронок, зоны разлета породы и т. п.),
которые сопоставлялись с начальными данными (вес за¬
рядов, глубина 1их заложения и др.). Вся динамика про¬
цесса из рассмотрения выпадала. А ведь именно ис¬
следование кинематических параметров взрыва (скоро¬
стей ускорений, направлений полета и т. п.) в соче¬
тании с начальными и конечными данными может
помочь ы создании быстрых и надежных методов
расчета.Инструментальные измерения при уникальных взры¬
вах дают объективную информацию, которая, прежде
всего, позволяет проверить справедливость заложенных
в проекте положений и правильность их практического
осуществления. Ведь одно дело, например, задать в
проекте нужный интервал замедления в срабатывании
отдельных зарядов, и совсем другое дело — как это
будет выдержано на практике. Инструментальные на¬
блюдения дают возможность однозначно определить
начальные условия взрыва, с которыми и надо сопо¬
ставлять окончательные его результаты. Итак, главная
задача научных наблюдений крупных промышленных
взрывов — это получение новых сведений о взрыве,
которые позволили бы глубже узнать само явление и,
возможно, по-новому подойти к построению практи¬
ческих методов расчета.Инструментальные наблюдения при ранее прово¬
дившихся взрывах были, как правило, очень незначи¬
тельна и ограничивались в основном общей киносъем¬
кой картины взрыва. Киносъемка проводилась операто¬
рами, которые по соображениям безопасности могли
находиться лишь на сравнительно больших расстояниях.
Автоматическая киносъемка с малых расстояний и с
наиболее выгодных направлений не производилась. Все
это определяло ограниченный характер получаемой ин¬
формации. Взрывы в Медео и в этом отношении были
уникальным и поучительным событием, так как здесь,
по существу впервые, выполнены широкие научные ис¬
следования. На этом примере можно наглядно проде¬
монстрировать роль научных наблюдений при крупных
взрывах.Очень важно определить степень сейсмического
воздействия взрыва. В Медео взрывы проводились в не¬
посредственной близости от города Алма-Ата. До цент¬
ра города было около 15 нм, а отдельные здания нахо¬
дились в 2—4 км от эпицентра взрыва. Если учесть, что
вес одновременно взрывавшегося заряда ВВ превышал
3600 т, а противники проведения взрыва пророчили в
городе разрушительное землетрясение не менее 8 бал¬
лов, то станет понятной та ответственность, которую
брали на себя ученые и специалисты, давая разрешение
на проведение взрыва. Для того чтобы проверить пра¬
вильность прогнозов и, главное, накопить опыт для бу¬
дущего, при взрывах были организованы широкие
сейсмические наблюдения. В результате правобережно¬
го взрыва (первого) получены данные о силе землетря¬
сения как вблизи от места взрыва, где оно носило раз¬
рушительный характер, так и вдали, где колебания поч¬
вы почувствовали только приборы. В основном резуль¬таты наблюдений подтвердили правильность прогнозов.
Это произошло благодаря тому, что в вопросах изуче¬
ния сейсмического воздействия взрыва уже имеется до¬
статочный опыт инструментальных наблюдений, в том
числе и наблюдений за крупными взрывами. А так как
интенсивность сейсмических колебаний в значительно
меньшей степени зависит от условий взрыва, чем, ска¬
жем, местное действие (дробление, выбрсс и г.р.) то
прогнозы на основе ранее накопленного опыта хорошо
подтвердились. Вместе с тем в некоторых вопросах про¬
изошло уточнение. Так, например, выяскипось, что ха¬
рактер рельефа местности на пути распространения
волны и в эпицентральной зоне взрыва оказывает за¬
метное влияние на интенсивность и характер сейсмиче¬
ских колебаний.Результаты изучения сейсмического воздействия
правобережкjro взрыва легли в основу прогноза по ле¬
вобережному взрыву. На основании этих результатов
были заметно сокращены размеры сейсмоопасной зо¬
ны— с 4—5 до 1—2 км, что значительно облегчило ор¬
ганизацию проведения левобережного взрыва, снизив
расходы на профилактические мероприятия в ближней
зоне. Это один из примеров того, как непосредствен¬
ное исследование промышленного крупного взрыва
позволило получить важные данные для проведения
последующих аналогичных взрывов. Что касается лево-
бережного взрыва в Медео, то он, с точки зрения оп¬
ределения сейсмического воздействия, превратился в
настоящий инструмент исследования.В непосредственной близости от эпицентра лево-
бережного взрыва на расстоянии 800 м, где ожида¬
лось землетрясение силой 8 баллов, был*1 специально
построены фрагменты жилых и промышленных зданий.
Сам взрыв в этом случае был использован в качестве
силы, которая в определенном месте и в заданный мо¬
мент времени произвела землетрясение определенной
интенсивности. То, что это землетрясение было строго
фиксировано во времени, позволило провести деталь¬
ные инструментальные измерения параметров движе¬
ния как всех конструкций в целом, так и отдельных
элементов зданий. Все это дало возможность осуще¬
ствить комплексные исследования и получить резуль¬
таты, крайне необходимые не только для непосредст¬
венного определения степени воздействия взрыва на
гдания, но и для более рационального планирования
типов строительных объектов в сейсмически активных
районах. Практически никакими другими способами,
кроме как непосредственным проведением наблюдений
при крупных взрывах, эти задачи решить было бы не¬
возможно.При расчете действия крупных промышленных
взрывов, пожалуй, основная трудность состоит в пра¬
вильном определении величины зарядов ВВ, способов
их расположения и порядка взрывания, а также в пред¬
сказании окончательных результатов взрыва (количе¬
ство взорванной массы и характер ее распределения).
Именно на совершенствование методики расчета этих
параметров и должны быть направлены основные уси¬
лия исследователей.
ТехникаРис, 1. Схема развития вспомогательного взрыва (Л» 1) при недостаточном (Л) и нормальном (Б) интервалах за¬
медления взрыва основного заряда (№ 2)В Медео для фиксирования движения породы и
развития газо-пылевого облака применялась различная
киноаппаратура. При анализе да«ных кинофотонаблю¬
дений прежде всего делалась попытка понять и объяс¬
нить окончательные результаты взрыва и их согласован¬
ность с проектными наметками. В результате правобе¬
режного взрыва была создана первая очередь плотины.
Ее размеры, как мы уже писали в прошлой статье,
заметно отличались от проектных. Основное различие
было в профиле плотины, размерах по основанию и в
объеме тела плотины. В чем причина таких расхожде¬
ний? Основная масса породы в тело плотины уложена
за счет взрыва зарядов первого ряда. Расположение
этой породы находится в полном соответствии с теми
параметрами движения, которые были измерены по
кинокадрам. Переброс основной массы породы к ле¬
вому берегу следует целиком отнести к действию вспо¬
могательного заряда. Данные наблюдений помогли
установить причину усиленного разбрасывания породы
я сторону нижнего бьефа плотины, которое было цели¬
ком связано с действием продуктов взрыва основного
заряда. Анализ кинематических параметров движения
позволил заключить, что действие основного заряда
было не оптимальным. По-видимому, расположениеэтого заряда ближе к поверхности склона могло бы
привести к улучшению показателей его действияВажным результатом проведенных наблюдений при
правобережном взрыве было также установление соот¬
ветствия между начальными скоростями движения по¬
роды и дальностью ее разлета. Ценность этого резуль¬
тата в том, что он позволяет наметить новый способ
расчета величин зарядов и глубин их заложения. Дей¬
ствительно, начальная скорость и дальность броска по¬
роды однозначно связаны законами баллистики. В свою
очередь, начальная скорость является по существу
параметром волны сжатия( которая излучается взрывом.
Ее параметры также однозначно связаны с величинами
зарядов и глубинами их заложения. Преимущество
нового способа в том, что а нем используются одно¬
значные связи параметров, исключающие зависимость
результатов расчета от неопределенности тех или иных
коэффициентов. И хотя предлагаемый способ еще
нельзя назвать методом расчета зарядов, после соот¬
ветствующей проверки и доработки он может стать
основой такого метода.1 А. Н, Ромашов, В. В. Гарнов. Взрывы в Медео. «Гор¬
ный журнал», 1967, N° 7.
Техника 65Рис. 2. Поперечный разрез долины реки М. Алматинки: 1 — профили плотины после правобережного (пунктир с
точкой) и левобережного (пунктир) взрывов; 2 — проектные линии отрыва породы при взрывах зарядов первого
ряда; 3 — заряды правобережного взрыва; 4 — заряды^левобережного взрываПри проведении промышленных взрывов взрывча¬
тое вещество располагается, как правило, в нескольких
камерах. Взрывы зарядов в этих камерах довольно ча¬
сто производятся не одновременно, а с некоторым
сдвигом во времени.Степень направленности действия заряда на выброс
или сброс определяется в основном находящимися
вблизи этого заряда свободными поверхностями. Сле¬
довательно, управление действием взрыва сводится к
выбору места расположения заряда по отношению
к этим поверхностям. Последние могут быть как есте¬
ственными, так и искусственными, созданными взрывом
специальных вспомогательных зарядов. Отсюда выбор
интервала замедления определяется тем временем, в
течение которого создается искусственная поверхность
обнажения. Другими словами, время замедления опре¬
деляется временем образования воронки выброса при
взрыве вспомогательных зарядов. При этом вид ворон¬
ки имеет существенное значение. Схема двух таких слу¬
чаев Приведена на рис. 1. В первом случае степень
развития вспомогательного взрыва такова, что по¬
верхность горы значительно вспучилась, но воронка
еще не образовалась. Во втором — воронка образова¬
лась, т. е. все явления оползания успели развиться. Изсопоставления этих двух схем видно, что характер
n/юскости обнажения, создаваемой первым взрывом,
существенно зависит от стадии развития вспомогатель¬
ного взрыва.Обычно при построении схем расчета зарядов вто¬
рого ряда предполагается, что первый ряд зарядов
создает плоскость обнажения, соответствующую вто¬
рому случаю, т. е. при построении плоскостей обнаже¬
ния используются данные по видимым воронкам. Так
велся расчет и для взрывов в Медео (рис. 2 и 3). Но
выбор времени замедления взрыва зарядов второго
ряда при этом никак не сопоставлялся со временем
образования плоскости обнажения. И хотя весь расчет
проводился при условии, что такая плоскость уже су¬
ществует, в действительности это не всегда имело
место. Например, при левобережном взрыве по про¬
екту время замедления взрыва зарядов второго ряда
равнялось 2 сек. Однако фактически за это время по¬
верхность склона горы в районе зарядов первого ря¬
да поднялась примерно на 50 м. В результате обра¬
зовался купол. Явления оползания еще совершенно
отсутствуют. К этому моменту воронка наверняка не
оформилась, так как даже купол в основном сохра¬
няет свою структуру. Совершенно очевидно: к мо¬5 Природа, М 3
вв Техникаменту взрыва зарядов второго ряда предусмотрен¬
ные проектом плоскости обнажения не образовались.
По существу вновь созданная свободная поверхность
была поверхностью котловой полости от взрыва заря¬
дов первого ряда (см. рис. 1f А). Ясно, что развитие
выброса породы в сторону столь небольшой по пло¬
щади свободной поверхности практически невозмож¬
но, несмотря на то, что она будет находиться на до¬
статочно малом удалении от заряда. Такая свободная
поверхность при взрыве в крепких породах по су¬
ществу играет роль отверстия, через которое могут
прорваться продукты взрыва и небольшие массы по¬
роды, в то время как вся картина движения основной
массы породы будет определяться существовавшими
ранее естественными плоскостями обнажения.Таким образом, выбор интервала замедления имев!
большое значение для направления действия взрыва.
И совершенно очевидно, что в зависимости от масшта¬
ба взрыва этот интервал должен меняться, так как вре¬
мя образования воронок возрастает по мере увеличе¬
ния масштаба взрыва. В принятой же методике расчета
«то изменение времени никак не учитывается. Интервал
замедления в 2—4 сек. для зарядов в тысячи тонн
остался таким же, каким он выбирался для зарядов вдесятки тонн '. И если для них этот интервал был до¬
статочным, то с переходом к крупным взрывам его
обязательно надо увеличивать.Когда производится взрыв зарядов первого ряда
или вообще одиночного заряда, то роль газов в процес¬
се перемещения породы, по-видимому, незначительна.
Прорыв газов происходит по радиальным сквозным
трещинам в самом начале движения породы. Массив
породы в это время еще не успел сильно раздробиться,
и продукты взрыва не в состоянии вовлечь в движение
сколько-нибудь значительные массы.Совсем иная картина наблюдается при взрыве за¬
рядов второго ряда. Продукты взрыва Э1их зарядов
при неправильном выборе интервалов замедления
встречают на своем пути породу, раздробленную взры¬
вом зарядов первого ряда. И в зависимости от интерва¬
ла замедления интенсивность разбрасывания этой поро¬
ды может меняться. Как показали наблюдения взрывов
в Медео, продукты взрыва второго ряда могут разбра-1	Г. И. Покровский, И. С. Федоров, М. М. Докучаев.
Применение направленного взрыва в гидротехническом
строительстве. Гос. иэд-во по строительству, архитектуре
и стройматериалам, 1963.Рис. 3. Схема расположения зарядов при взрывах
в Медео. Пять зарядов общим весом 5290 г были за¬
ложены в правый берег реки. В целях создания луч¬
шей направленности действия взрыва заряды распо¬
лагались в два ряда. Взрыв зарядов первого ряда
весом 1690 т производился мгновенно. С замедлением
в 3,5 сек. был взорван основной заряд весом 3600 т.
Левобережный взрыв производился через полгода
после правобережного. Взрывчатка при этом взрыве
размещалась в 10 камерах, расположенных в 2 ряда.
Вес зарядов в камерах № 1—5 первого ряда (ну¬
мерация камер дана подряд, начиная со стороны
турбазы Горельник) равнялся 1116 т, вес зарядов в
камерах № 6—10 — 2825 т.По проекту все заряды второго ряда должны были
взрываться через 2 сек. после взрыва первого ряда.
В действительности в первую очередь взорвались
заряды № 1—8 и только заряды № 9—10 — через 2 сек.
I.	Вверху.Вид ущелья со стороны катка Ме¬
део до взрывов. На переднем пла¬
не — бывшая гостиница катка, кото¬
рая была расположена на расстоянии
500 м от взрыва. Она получила по¬
вреждения, но в целом выдержала
сейсмический толчок. Сам каток рас¬
положен чуть ниже по долине реки
и нисколько не пострадал.I.	Внизу.Правобережный взрыв, произведен¬
ный 21 октября 1966 г. На фотографии
запечатлен момент через 8 секунд
после взрыва. Раскаленные продукты
взрыва основного заряда со ско¬
ростью более 100 м сек вырвались в
атмосферу, разорвав толщу гранита
около 100 м.II.Вид ущелья, зафиксированный кино¬
аппаратами с расстояния в 1 км че¬рез 2 мин. после правобережного
взрыва. Облако газов рассеивается,
и видны контуры первой очереди пло¬
тины. Высота ее в самой низкой ча¬
сти 60 м, объем породы в теле пло¬
тины— более 1,5 млн. м3.III.	Вверху.Кадр левобережного взрыва, снятый
со стороны катка Медео примерно
через полсекунды после момента
взрыва. Сноп огня и дыма вырвался
через штольни и разрывы в породе
со скоростью около 200 м/сек.III.	Внизу.Прошло полторы секунды с момента
взрыва. Объем выброшенных газов
составляет примерно 2 млн. м3. На
заднем плане купол породы прости¬
рается значительно выше вверх по
склону, чем на переднем. Это связа¬
но с преждевременным>«зрывом за¬
рядов 6, 7 и 8. Пройдет еще одна се¬кунда — и на переднем плане также
поднимается верхняя часть склона
за счет взрыва зарядов 9 и 10.IV.	Вверху.Картина развития левобережного
взрыва через 30 сек.IV.	Внизу.Так выглядело ущелье через 2 мин.
после левобережного взрыва. Видна
верхняя часть плотины, созданной
взрывами. Общий объем плотины
после двух серий взрывов составляет
примерно 3 млн. м3. Эта огромная
масса состоит из мелко раздроблен¬
ного гранита. Средняя высота плоти¬
ны около 85 м, ширина по основанию
более 500 м. Для обеспечения окон¬
чательных проектных размеров не¬
обходима небольшая механизирован¬
ная досыпка на гребень плотины ока¬
зало 200 тыс. м3 породы.
III
IV
Техникасывать значительные объемы породы и существенно
изменять картину ее развала. При обоих взрывах в
Медео роль этого разбрасывания является отрицатель¬
ной. Исходя из возможности такого эффекта, интервал
замедления взрыва зарядов второго ряда должен вы¬
бираться с таким расчетом, чтобы исключить встречу
продуктов второго взрыва с породой, раздробленной и
брошенной первым взрывом.В рассмотренных примерах основное значение об¬
ращалось на роль научных наблюдений в понимании
хода явлений при взрыве. Однако они имеют и другое
не менее важное значение — позволяют исключить субъ¬
ективизм в оценке правильности осуществления проекта.Эта роль научных наблюдений особенно наглядно
проявилась при проведении левобережного взрыва в
Медео. Осмотрев развал породы непосредственно по¬
сле взрыва, проектировщики констатировали, что он
прошел успешно и что его результаты соответствуют
проектным наметкам. И только внимательный анализ
данных инструментальных наблюдений выяснил сущест¬
венные отклонения от проекта в самом проведении
взрывов. Так, намечавшаяся последовательность оказа¬
лась нарушенной. При левобережном взрыве все заря¬ды второго ряда общим весом 2625 г должны были
взрываться одновременно с замедлением в 2 сек. по
отношению к взрыву зарядов первого ряда (1116 т).
В действительности этот интервал оказался выдержан¬
ным только для двух зарядов, в то время как три за¬
ряда взорвались одновременно с зарядами первого
ряда. В результате такого отклонения первый взрыв из
вспомогательного по своей мощности превратился в
основной (2746 т). Второй взрыв имел мощность 1195 т.
Столь существенные отклонения от проекта привели к
значительным изменениям намечавшегося действия
взрыва. И легко себе представить выводы, которые
могли быть сделаны по результатам левобережного
Бэрыва в случае, если бы не была установлена истинная
картина последовательности взрыва зарядов.Приведенные примеры весьма показательны. ОЬи
наглядно свидетельствуют о том, что широкая поста¬
новка научных наблюдений при проведении будущих
промышленных взрывов даст важные результаты, кото¬
рые позволят гораздо быстрее и полнее скорректиро¬
вать имеющиеся методы расчета действия взрывов и
помогут найти новые подходы к совершенствованию ме¬
тодов ведения крупномасштабных взрывных работ.ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ водкнигиИ. А. ФедосеевРАЗВИТИЕ ЗНАНИЙ О ПРОИСХОЖ¬
ДЕНИИ, КОЛИЧЕСТВЕ И КРУГОВО¬
РОТЕ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕИзд-во «Наука», 1967, 136 стр.,
ц. 57 к.Наметившийся дефицит водных
ресурсов в промышленно развитых
странах грозит перерасти в катаст¬
рофу. Поэтому к изучению, учету,
использованию и охране водных ре¬
сурсов, с одной стороны, и к вопро¬
сам экономного расходования их,
с другой, привлечено внимание не
только ученых. Широкому кругу чи¬
тателей •Интересно знать о воде все:
от эволюции знаний о ней до совре¬
менного развития наук о воде.В, книге рассматривается эволю¬
ция взглядов на происхождениеводы, начиная от Фалеса Милетского
(624—543 гг. до н. э.) и до наших
дней. Представления древних мысли¬
телей изложены в увлекательной и
местами даже поэтической форме.Прослеживая развитие знаний о
количестве воды на земном шаре —
в его недрах, Мировом океане,
атмосфере, озерах и реках, автор
показывает выдающуюся роль на¬
ших ученых в развитии этих наук,
отдает должное ученым Запада.Пожалуй, наиболее интересная
часть книги—глава, посвященная
изменению представлений о круго¬
вороте воды, которое идет парал¬
лельно с накоплением фактических
данных. Автор показывает, насколь¬
ко трудна ломка устаревших
понятий.Мы знаем, что комплекс дисцип¬
лин, относящихся к воде, необычай¬
но велик, и в одной работе, конечно,нельзя охватить все стороны знанийо	ней (гидромеханика, гидрофизика,
гидрохимия и т. д.). В книге преобла¬
дает наиболее общая естественно-
историческая трактовка этого вопро¬
са, а также приводятся данные о
развитии смежных наук—картогра¬
фии, космогонии. Это существенно
обогащает работу.Хотелось бы лишь отметить, что
в новом издании автору необходимо
с большей полнотой осветить иссле¬
дования водного баланса (гидроло¬
гические и гидрогеологические),
проведенные в самые последние
годы и особенно в связи с осуществ¬
лением программы Международного
гидрологического	десятилетия.Л. Д. Курдюмов
Кандидат технических наук
Москва5*
вв ГеологияТЕКТОНИКА
ГЛУБИН ЗЕМЛИЮ. М. Шейнманн.Доктор геолого-минералогических наукНауки, изучающие твердую Землю, сейчас сильно
ра'зобщены. Единая их конечная цель требует сближе¬
ния, тесного содружества, даже проникновения одной
науки в другую. Такой процесс наметился и, видимо,
приведет к созданию единой теории, не уничтожая са¬
мобытности каждой из наук с ее особым материа¬
лом, особым методом и огромным накопленным факти¬
ческим материалом. Едва ли не самой интересной с
этой точки зрения областью является изучение земных
глубин.Очень большие трудности в получении необходи¬
мого фактического материала не позволяют ни геохи¬
мии, ни геофизике, ни геологии в одиночку разрешить
проблему глубин. И не удивительно, что именно в этом
случае особенно часто ученые разных специальностей
обращаются за помощью друг к другу и что потребо¬
валась организация специальной международной про¬
граммы действий.Одной из существенных деталей такого общего изу¬
чения глубин Земли является выяснение глубоких струк¬
тур и создающих их движений. Непосредственно на¬
блюдать такого рода структуры мы не в состоянии.
Для изучения больших глубин, выяснения взаимодейст¬
вия там различных процессов, и, в частности, условий
появления расплавов (магм), влияния движений в глу¬
бине на приповерхностные области и т. п., мы должны
исследовать явления ниже земной коры, т. е. на глу¬
бине в многие десятки и первые сотни километров. Не¬
сомненно, их изучение поведет к необходимости про¬
никать и на большую глубину, детализируя и расширяя
то немногое, что мы знаем о ней.В этой статье мы ограничимся рассмотрением толь¬
ко одной из многих существуйэщих проблем — пробле¬
мы изучения структур в подкоровой области. Важность
этой проблемы определяется тем, что структуры и дви¬
жения (тектоника) на таких глубинах прямо связаны с
появлением и жизнью магм, их подъемом в высокие
горизонты, а также с движениями и структурой в пре¬
делах этих высоких горизонтов, т. е. с тем, что изучает
геология в обычном понимании этого слова.Такое изучение тектоники глубин становится обяза¬
тельным вот в связи с чем. Мы довольно много знаемо	составе и жизни магм на глубине — этому нас учат
петрология и эксперимент физико-химического поряд¬ка. Мы еще непосредственно не наблюдали, где и когда
зарождаются первичные магмы (жидкости). Тем не ме¬
нее сейчас все же известны их главные черты. Поэтому
можно установить и типы магм: геофизика помогает уз¬
нать вероятные глубины их зарождения, а физико-хи¬
мический эксперимент—определить их физические ус¬
ловия на этих глубинах '.Далее известно, что современная тектоника описы¬
вает структуры и движения только а верхней части
земной коры. Все складчатые структуры целиком связа¬
ны со слоистыми породами, т. е. с глубинами Земли,
вряд ли превышающими 15—20 км. Хотя разломы и
доходят до больших глубин, но даже так называемые
глубинные разломы обычно угасают в пределах конти¬
нентальной коры. Структуры, образовавшиеся на отно¬
сительно большой глубине, редко обнажаются на по¬
верхности, и 20 км — для них, по-видимому, предел.
Более глубокие участки структуры непосредственно
вовсе не наблюдаются, и все, что глубже, устанавли¬
вается по аналогии с привлечением геофизических дан¬
ных, далеко не всегда очевидных 2.В целом тектоника лишь в виде крайне слабо обос¬
нованных догадок «спускается» в область, где могут
зарождаться магмы. Беспомощность науки в этом от¬
ношении, может быть, лучше всего подчеркивается по-1	Петрология — наука о горных породах: их проис¬
хождении, составе, текстурных и структурных особенно¬
стях и взаимоотношениях. Надо оговориться, что мы от¬
казываемся от рассмотрения сложнейших вторичных
процессов, ведущих к разделению магм на ряд пород
с их сложными взаимоотношениями, а также от всех
проблем загрязнения магмы посторонними примесями.
На первое место выступают непосредственно наблю¬
даемые явления и прямые выводы из наблюдений, а не
объяснение их. Иначе говоря, во главу угла мы ставим
данные геологии (в широком понимании слова) и геофи¬
зики, при этом, конечно, не игнорируя данных экспери¬
мента.2	Примером затруднений, с которыми мы сталкива¬
емся, применяя геофизические данные, может быть
горизонтальная зональность коры и наличие в ней по¬
верхностей раздела. Столь отчетливые при сейсмических
исследованиях, они клались в основу тектонических по¬
строений. Между тем в случае большинства поверхно¬
стей раздела мы, как правило, вовсе не знаем их при¬
роды, и даже более того, в ряде случаев мы знаем,
что с тектонической структурой раздел не связан.
Г еология ••явлением взглядов, когда весь тектонический процесс
считается индуцированным сверху—прямым вмеша¬
тельством планетарных сил, либо отдачей солнечной
энергии, накопленной при экзогенном синтезе минера¬
лов.И вот, в результате проблема «магма — тектоника»	<наталкивается на невозможность объединения сведений,
накопленных в двух соседних геологических дисципли¬
нах. Петрология и некоторые данные геофизики и фи-
зико-химии позволяют составить представление о рож¬
дающихся в глубине магмах. Тектоника же ясного пред¬
ставления об этих глубинах не имеет и занимается при¬
поверхностными явлениями. Поэтому современная тек¬
тоника в состоянии дать лишь представление о том, как
расположатся магматические тела в верхнем этаже,
т. е. в той или иной мере установить их связь с припо¬
верхностной структурой. Но для установления связи за¬
рождения магм со структурой (или, что одно и то же,—
с движениями) на глубине она почти ничего не может
дать, кроме неясных и неточных наметок.Итак, для решения или хотя бы подхода к решению
одной из главнейших задач современной геологии не¬
обходимо нащупать способы изучения тектоники глубин.И помочь нам может только сопоставление тектоники
глубинных областей, в которых образуются магмы, с
характером появляющихся расплавов.Следовательно, наша первая задача состоит в том,
чтобы выяснить, в какой мере аппарат современных
наук о Земле позволяет изучить глубинную тектонику
и что Уже сейчас можно из этих наблюдений извлечь.ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ — КЛЮЧ К ПОЗНАНИЮ
ТЕКТОНИКИ ГЛУБИНМы видели, что еще не умеем наблюдать и опи¬
сывать структуру ниже так называемого гранитного слоя
земной коры. Долго считалось, что визуальные наблю¬
дения могут быть достаточно эффективно заменены
данными геофизики. Действительно, поверхности отра¬
жения и преломления сейсмических волн одно время
казались непосредственно связанными со сменой пород
на глубине. Поэтому они должны были помочь выявить
глубинную тектоническую структуру. Однако такого ро¬
да исследования, и в том числе даже метод сейсмиче¬
ского зондирования, не оправдали этой надежды.Из других геофизических методов наиболее мощ-Юрий Михайлович Шейнманн.
Старший паучный сотрудник Инсти¬
тута физики Земли им. О. Ю. Шмид¬
та АН СССР. Доктор геолого-мине¬
ралогических наук, известный гео¬
лог-тектонист. Имеет много работ по
различным общим вопросам геоло¬
гии и тектоники, магматической гео¬
логии, в частности геологии щелоч¬
ных пород и связанных с ними по¬
лезных ископаемых. Автор книги
«Очерки глубинной геологии». В
настоящее время занимается пробле¬
мой связи тектоники с магматизмом
и вопросами происхождения магмы.Сейсмический разрез Тянь-Шаня по данным глубин¬
ного сейсмического зопдирования. Вертикальный и го¬
ризонтальный масштабы одинаковы. Указаны харак¬
терные для каждого «слоя» скорости поперечных сейс¬
мических волп (в км/сек). Легко видеть, что сейсмичес¬
кие поверхности но отражают сложную, с крутыми
плоскостями тектонику области
*0 Г еологияный, с точки зрения изучения структуры,— гравиметри¬
ческий. Распределение на глубине тяжелых и легких
масс позволяет в принципе в каком-то приближении
узнать черты структуры. Но сведения эти крайне рас¬
плывчаты и в лучшем случае позволят выделить районы
тех или иных аномалий. Особенно уязвимым местом
этого метода оказывается неясность в определении
глубины залегания возмущающих масс и, соответствен¬
но, их формы.Не слишком большую помощь могут нам оказать
и исследования магнитного поля: они целиком относят¬
ся к близповерхностной области.Таким образом, геофизические методы исследова¬
ния глубин (речь идет не о разведочной геофизике на
малых глубинах!) не могут хотя бы в малой степени
заменить непосредственное наблюдение структуры, как
это делается при тектонических исследованиях. Более
того, можно утверждать, что в течение ближайшего
времени ни один из этих методов не сможет создать
картину структуры на тех глубинах, где плавится магма.Мы пришли, казалось бы, к полному поражению:
современный арсенал методов для изучения Земли
не годится для сколько-нибудь полного выявления
структур на больших глубинах. Не можем мы узнать
и распределение там магматических пород. Какой же
путь тогда годится для решения этой важной проблемы?
Оказывается, на деле положение не такое уже безна¬
дежное.Если тектоническая структура в низах коры, и осо¬
бенно в верхней мантии, еще не ясна, то нельзя этого
сказать о современных движениях. Наиболее сильные
из них регистрируются сейсмографами и доступны для
изучения. Наблюдаем мы и более спокойные движения,
не вызывающие сколько-нибудь значительных сейсмиче¬
ских явлений. Наконец, для ряда районов на земном
шаре известны современные подъемы магмы, а для
других — магматические тела недавнего прошлого. Сле¬
довательно, удовлетворяются главные условия в подхо¬
де к проблеме «магма — тектоника»: оба типа явлений
происходят геологически одновременно и в одном ме¬
сте. Иначе говоря( надо сделать попытку изучить взаи¬
моотношения не структур и магматических тел, уже
созданных, а современных тектонических движений иJ£aр е л и д ы,	| £елолориды.« 1 ~ а нгп ыкли и арии
2c.cJ*KKJiujioputlСейсмический разрез Северной Карелии по данным
глубинного сейсмического зондирования. Разрез пере¬
секает границу разновозрастных складчатых обла¬
стей — карелид и беломорид. Складчатая структура
района на сейсмических границах практически не
сказываетсяеще «живущей» магмы, т. е. изучить эти явления, как
говорят химики, in statu nascendi.Наиболее ясные сведения о движениях на глубине
могут дать, конечно, землетрясения. Они обладают
тремя важнейшими особенностями: их можно точно
фиксировать, измерять энергию процесса и, наконец,
определять направление движения.Нет нужды обращаться к цифрам, чтобы показать
различие между движениями, которые сопровождаются
и не сопровождаются землетрясениями. Если кон¬
трастность и скорость движений малы, то нет основа¬
ний ожидать, чтобы в результате таких движений в
горных породах создались напряжения, ведущие к
образованию скола. Наоборот, чем больше скорость
движения и чем больше в пределах некоего объема их
контрастность, тем скорее напряжения превысят воз¬
можности ползучести и крепости породы и произойдет
землетрясение. Понятно поэтому, что сколы наиболее
вероятны там, где меньше ползучесть и возрастает
хрупкость пород, а также там, где в породах есть ранее
образованные трещины. Но и само появление этих тре¬
щин непосредственно связано с повышением хрупкости
пород, а длительная жизнь- неподновляемого разлома —
с малой ползучестью.Это определяет тот факт, что землетрясения про¬
исходят главным образом на малых глубинах, в зоне
малых давлений. Чем глубже в Землю, тем большие
напряжения нужны для создания скола. Иными слова¬
ми, для этого необходимо увеличение контрастности и
скорости движений.У нас нет оснований предполагать, что в разных
участках земного шара значительно меняется его состав
и что от одной области к другой происходит заметное
изменение состояния вещества. Поэтому в тех областях,
где на глубине часты землетрясения, тектонические
процессы проявляются сильнее, чем там, где на той же
глубине землетрясений нет.Высказанные соображения позволяют подойти к
тектоническому районированию глубин. Оно основыва¬
ется на наблюдениях и свободно от попыток экстрапо¬
ляции в глубину данных, наблюдаемых тектонистами
на поверхности. Сравнение полученных результатов со
строением приповерхностного слоя поможет в дальней¬
шем укрепить эту схему и дополнить ее.ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ
ГЛУБИНПри тектоническом районировании мы имеем воз¬
можность практически использовать в большинстве слу¬
чаев только данные о глубоких землетрясениях. Одно¬
сторонность таких сведений и их явная неполнота не
позволяют воспользоваться, казалось бы, простой клас¬
сификацией районов по интенсивности сейсмической
активности. Более правильным представляется выделе¬
ние районов по качественному изменению сейсмично¬
сти, в зависимости от глубины. А это приводит к раэ-
деле^ю районов по глубине очагов землетрясений. В
таком случае мы разделяем районы по присутствию
или отсутствию землетрясений на определенных интер-
VO CD *
О И в03 «г-
	ОК1 н о О д-
Св g X «ш 2 gvos«~ £°1	i § 13Я Рч д св5 о о cf5 С VO . а>° S и° * ® н о "»
о ° а а * ®.323°2	£ ч Ев ч в о ® <сяч 5*
й то * s о
в»°з“га & I и § *О, м 1 J П. оО *LO R с яв со 2 о S-
Я «У- . Д г__ ога1-’ ^ к о S
а Ч £ я
Ё в К S я
Я во ® _ о
с яо С?«2	Я I 2 к >>3	ч I к § ч
Н К о Soсз Яо ^ 5 „£ н 44 3 а о
о j 5 ®
« о а Н э Р.
5 о р в я о
В (н J* о в ь
О s S в я
О О Р о О о
3 3 ° в, g и
«и о Я
о я a g.5":S
Ч»Н oV§ в
О S к а- —
S о voS gvoI aS“35S
n ' о 5 и 3 5i-, о h О te ft
{ji Д H3 I =s §.§ §
S" E S?B 3" “ ЙФ - - asО о о
« Й йо. о оВ, s03& о & «	Н дh Е Н 2	Й 2ф К Ф Я	(г>л
«ОЧИ' ■ “ “ Я	* ко	е г»КУНИЦs S Е О 2о о а> « ч
СС со ^ ^g л 5 «о К ^ н й
a й а в
и ® й ч S j
° Ей Z 2 f;
о о;« as
о я ?о4	к ’-ь С с? ® о 5В п О К ® §g £ СО ° g
2 ^ Р« >».е еЙ н к ч-s ЕИ д иг . S S§&s^i£в § s 2 g”
в ~ о Р-—’§“sS|s
£ ! I"’ 5 з2	Н И | " в3	со и к
я е v ^ a
д s S g 5 йф R 2 О н ЕIS к ^ .9 о
® Й и — °
о-S Н Йs « ° 2 и ~
о о «3 2 ^° £ п р к X~- *§ ® ** я3 Ш ° « aИй J я и 3
О ш 1 И 5 «ptfi!
Sjs45e
^ « HL яs 0.0 ГE-vo о . ®Е* О Н :В S
й о « ; «5	£*£ § вЧ^вР V ? КЩ и	»	И2 tt 5	и кtf ^ w	Н	оОй	оо О О	«Я	ЕС® я й	s	о2 ч	ь
72 ГеологияПереход Индонезийской островной дуги в складча¬
тую область Аракан-Йомы в Бирме. Показаны эпицент¬
ры глубоких землетрясений и глубина очагов (в км)валах глубин. Сами же интервалы определяются комп¬
лексом геологических и частью геофизических данных.Данные о распределении землетрясений на глубине
необходимо сочетать с тем, что известно о строении
Земли у поверхности, м с геологической историей этих
областей. В основе наших утверждений лежит, по-ви¬
димому, бесспорное положение: геологическое разви¬
тие и структуры поверхности непосредственно связаны
с развитием глубин; аналогичные структуры вверху от¬
вечают определенному типу глубинных процессов, а
один и тот же глубинный процесс, развиваясь в раз¬
ных частях Земли, вызовет примерно одинаковые
структуры в верхнем этаже.Представляется правильным выделить следующие
типы сейсмических областей в глубинных зонах1	При этом нетрудно сопоставить их с тем, что из¬
вестно о тектонике поверхностного слоя. Для этого, од¬
нако, прежде всего надо преодолеть крайнюю дроб¬
ность тектонической систематики, явно излишнюю с точ¬
ки зрения возможностей изучения глубин. Для глубин¬
ного районирования не так уж существенно различие
между районами первой группы и значительной частьюПервый тип сейсмических областей в
глубинных зонах — это области, где сколы не наблюда¬
ются ни на глубине, ни у поверхности. Для них харак¬
терна очень малая контрастность и малые скорости
движений, в результате — полная «немота» глубин и
спокойная обстановка даже на поверхности.Непосредственно к ним примыкают (с точки зрения
характеристики глубин) области, в которых сейсмическая
активность на малых глубинах сменяется полным покоем
больших глубин. Таковы многие сейсмичные районы
земного шара, в первую очередь — срединные океани¬
ческие хребты и их продолжения на суше, а также об¬
ласти тектонической активизации (например, горы
Центральной Азии и наш Тянь-Шань)'.Во всех таких областях неглубокие землетрясения
связаны с малоконтрастными движениями на глубине,
не приводящими там к скалыванию.Геологически с первым типом глубинных сейсмиче¬
ских областей мы можем сопоставить особый тип глу¬
бинной тектоники, который следовало бы назвать вне-
геосинклинальным типом. Здесь отсутствуют
очаги землетрясений ниже поверхностного сейсмическо¬
го слоя, т. е. ниже примерно 20—30 км. Тектонические
движения на глубине малоконтрастны и медленны. Толь¬
ко в приповерхностном слое сильное падение ползуче¬
сти пород и увеличение их хрупкости может привести
в областях, где глубины несколько более активны, к
заметной или сильной сейсмичности. На поверхности
эти области соответствуют платформам, областям завер¬
шенной складчатости и активизированным зонам. Воз¬
можно, что сюда же следует отнести области опусканий,
приводящих к образованию океанических бассейнов с
берегами атлантического типа. В пределах этого типа
следовало бы, хотя бы провизорно, выделить области
срединных океанических хребтов. Мы еще слишком
мало знаем природу подобных районов, и поэтому
только дальнейшее накопление материалов позволит
более основательно охарактеризовать глубинную текто¬
нику. Несомненным представляется, что продолжение
океанических срединных хребтов на континенте следу¬
ет отнести к той же группе. Это, по-видимому, спра¬
ведливо и для байкальской системы грабенов, хотя
она оторвана от системы срединных хребтов.Большая активность срединных хребтов вблизи по¬
верхности, достаточно мощный вулканизм, повышенный
тепловой поток .заставляют искать большую активность
и на глубине. Однако до сих пор неизвестны здесь
землетрясения глубже 20—30 км. Правда, следует ого¬
вориться, что точных наблюдений очень мало и что в
большинстве случаев глубина очага определяется по
наблюдениям из дальних станций (а такие расчеты
очень неточны). С другой стороны, в какой-то мере и
при изучении срединных хребтов можно, видимо, опе-районов второй группы, которое сводится к наличию
или от^тствию сейсмической активности на малых глу¬
бинах. Уже с глубин в 20—30 км все эти районы ведут
себя одинаково. Поэтому в первом приближении при
изучении тектоники глубин мы принуждены почти не
делать между ними различий.
Геологияреться на измерения глубины толчков под Гавайями
(50—70 км)( хотя Гавайский подводный вал и не являет¬
ся срединным хребтом. Во всяком случае, особое поло¬
жение срединных хребтов по отношению к другим
приповерхностным структурам позволяет ожидать на
глубине под ними существование своеобразных усло¬
вий и выделять, хотя и условно, особую группу
структур.Упомянем также, что огромные трапповые 1 поли
свидетельствуют о существовании в прошлом еще од¬
ной группы глубинных структур в пределах первого
типа.К несчастью, в наше время настоящие трапповые
поля не образуются. Наиболее близки к ним лавовые
щиты Исландии и Гавайский. Поэтому мы не можем
судить о структурной обстановке на глубине, сопровож¬
давшей траппы. Но можно предполагать, что сейсмиче¬
ская активность проникала на несколько большую, чем
обычно, глубину и что тектонические движения были
напряженней, чем в большинстве областей внегео-
синклинального типа. Однако следует помнить,
что само выделение этой группы—только предпо¬
ложение.Второй тип сейсмических областей—
это области обильных сколов и землетрясений большой
силы в приповерхностном слое, а также землетрясений
на больших глубинах, иной раз в сотни километров.
Глубинные землетрясения указывают на очень большую
контрастность (и интенсивность) движений, настолько
большею, что даже в материале с повышенной ползу¬
честью создающиеся напряжения не могут быть сняты
пластической деформацией и приводят к сколам. Такая
обстановка сохраняется на глубине во много раз боль¬
шей, чем в других областях.Соответствующий тип глубинной тектоники характе¬
ризуется развитием именно глубинных землетрясений.
Сопоставление областей глубинных землетрясений с
тектонической природой верхнего яруса показывает, что
этот тип нельзя ограничивать только некоторыми
островными дугами и областью Андов. Наряду с обла¬
стями, где землетрясения обычны на глубине 500—
700 км, существуют и такие, под которыми землетря¬
сения происходят только на заметно меньших глуби¬
нах. Можно подобрать практически непрерывный ряд
по глубине землетрясений от 700 с лишком км под Ин¬
донезийской дугой примерно до 100 км под Южносанд-
вичевой. При этом существенно, что во всех случаях
эти районы соответствуют на поверхности островным
дугам, т. е. тектонически тоже однотипны.1	Траппами именуются базальтовые породы, излив¬
шиеся на поверхность в пределах тектонически малоак¬
тивных районов и покрывающие от сотен тысяч до
1—2 млн км2. Примерами таких трапповых полей могут
быть базальты бассейна р. Параны а Ю. Америке, ба¬
зальту Декканского плоскогорья в Индии, лавовое поле
между Енисеем и Вилюем, Хатангой и Ангарой в Си¬
бири. Название траппы (в переводе — «лестница») свя¬
зано с тем, что в результате выветривания отдельные
потоки лав образуют как бы ступени гигантской лест¬
ницы.Область глубоких землетрясений Гиндукуша (2) на
фоне молодой складчатой страны (ее передний край
показан цифрой 1). Глубина очагов землетрясений
в кмМы знаем, что некоторые островные дуги по про¬
стиранию переходят в молодые складчатые области.
При этом в ряде случаев такой переход сопровождается
уменьшением глубины сейсмической активности. Может
быть, наилучшим примером подобного рода явля¬
ется переход от Индонезийской дуги в бирманские
складки.Недавние океанологические исследования в области
Никобарских и Андаманских островов позволили в пре¬
делах Бирмы проследить не только фронтальную и ты¬
ловую впадины островной дуги, но и внешнюю и внут¬
реннюю дуги и желоб между ними.Показательно также, что существуют районы, ко¬
торые можно отнести к молодой складчатой области
и к островной дуге, поскольку такие области имеют
переходный характер. Это южная часть Апеннин — Си-
цилианская дуга и Критская дуга, с глубокими сейсми¬
ческими очагами.Надо помнить, что под некоторыми альпийскими
складчатыми хребтами существуют участей с глубинны¬
ми землетрясениями. Глубины их превосходят 100 км
и вполне сравнимы с глубиной очагов под Антильской
дугой или Южносандвичевой, а тем более под бир¬
манской складчатостью. Так что нет никакого основания
отделять эти области друг от друга.Главное отличие здесь не в глубине землетрясений,
а в том, что область глубинных очагов нередко сосре¬
доточена в очень небольшом районе. Такова, например,
картина для Карпат, частично для Гиндукуша. Надо от¬
метить, что и для некоторых областей островных дуг
указываются подобные более или менее «точечные»
очаги. Однако они находятся на очень значительных
глубинах (450 км в Южноитальянской дуге, 600 км в ду¬
гах Новогебридской и Тонга в Тихом океане).Под Карпатами мы имеем дело с единой и очень
небольшой областью глубоких землетрясений, где сколы
происходят на примерно одинаковой глубине. В Южной
Италии и в области Новых Гебрид — Тонга землетрясе¬
ние в глубинном точечном очаге сопровождается сери¬
ей более поздних и менее глубоких ударов. При этом
7* ГеологияОстровная
/ ty2aОкеанический
р жолобСрединный
схребетОбласть
неглубоких
зежл етрясен и й60 70 кл3.Схематическое изображение типов зон глубинной тектоники наших дней: А —
геосинклинальный тип с зоной активных движений, уходящей наклонно на глу¬
бину в сотни километров и современной геосинклиналью над ней. Б — внегео-
гипклиналышн тип: подтип срединных океанических хребтов. Зона актив¬
ных движений вертикальна и относительно неглубока. В — собственно
пнегеосинклинальный тип. Землетрясения, если имеются, приурочены только
к приповерхностному «слою» толщиной в первые десятки километровможно наметить такую, правда, довольно далекую от
геометрической точности картину: землетрясения как бы
укладываются на единую неправильную коническую по¬
верхность. Все это должно подчеркнуть глубокое раз¬
личие между зонами землетрясений под дугами и оча¬
гами типа Карпат. Но наличие переходов от островной
дуги к складчатой области и уменьшение при этом глу¬
бины очагов дают основание для того, чтобы отказать¬
ся от представлений о различной природе явлений под
дугой и под Карпатами. Несомненно, мы имеем дело с
разными фазами единого явления: на одном краю <ряда
стоит молодая островная дуга, на другом—Карпаты.
Можно наметить все промежуточные состояния: посте¬
пенный переход от тектоники островной дуги к текто¬
нике завершенной складчатой постройки.Наконец, если предположить, что активность на глу¬
бине окажется еще меньшей, чем в районе Карпат, то
всякие проявления глубинной сейсмики отпадут и мы
будем иметь дело с обычной молодой складчатой обла¬
стью— Кавказом, Северными Карпатами, Альпами. Со¬
вершенно недопустимо предполагать, что отсутствие
землетрясений на глубине может быть в этом случае
основанием для выделения подобных областей в иной
тип. В данном случае ведущим оказывается тектониче¬
ское родство (что, вообще говоря, не должно нас удив¬
лять).Все сказанное приводит нас к установлению границ
второго типа глубинных тектонических районов — г е о-
синклинальному. В этот тип мы включаем обла¬
сти, в которых обычны землетрясения на глубине э
сотни километров (и до 100 км) под островными дугами.Сюда же мы отнесем продолжение подобных зон в ви¬
де мелких складчатых цепей, частично сопровождаю¬
щихся землетрясениями на глубине, а частично и ли¬
шенных их.Типы областей глубинной тектоники можно было
бы именовать так:1.	Внегеосинклинальный тип с подтипом океаниче¬
ских хребтов (выделяется не вполне уверенно).2.	Геосинклинальный тип (поскольку он связан либо
с еще живущими геосинклиналями, либо с недавно лишь
родившимися из них складчатыми зонами); этот тип свя¬
зан с глубинными структурами, которые автор предла¬
гал именовать тектогенами.Вполне понятно, что предлагаемая самая грубая
классификация возможна только на начальном этапе
тектонического районирования глубин. Если мы научим¬
ся читать в современных тектонических движениях не
только их поверхностные характеристики, но и глубину
их возникновения, а вероятно, и их облик на глубине, то
можно будет приступить к детализации схемы.Кроме того, некоторые типы проявлений глубинной
тектонической активности могут отсутствовать сегодня
(например, траппы), и это не позволит их ввести в нашу
схему. Однако к таким выводам надо относиться более
чем осторожно, поскольку даже установление подоб¬
ных проявлений тектоники на поверхности Земли весьма
затруднительно, а истолкование их связи с процессами
на глубине почти невозможно.
Научные сообщения 75инейтронный резонанс
В АНАЛИЗЕЕ. М. ФилипповДоктор геолого-минералогических наук
Институт геологии и геофизики СО АН СССРНАУЧНЫЕСООБЩЕНИЯНейтронные методы анализа —
нейтронно-абсорбционный (нейтрон-
нейтронный — ННМ), нейтронный ак¬
тивационный (НА) и некоторые дру¬
гие — с каждым годом находят все
более широкое применение при раз¬
работке методики экспрессного изу¬
чения химического состава различ¬
ных объектов. В основе их лежат
эффекты захвата и рассеяния теп¬
ловых 1 нейтронов ядрами атомов
изучаемой среды.Ядра атомов целого ряда хими¬
ческих элементов (родий, серебро,
индий, самарий, европий, гадолиний,
эрбий, тулий, рений, золото, уран и
другие) обладают способностью ин¬
тенсивного резонансного захвата
медленных нейтронов. Основываясь
на этом, лаборатория ядерной гео¬
физики Института геологии и геофи¬
зики Сибирского отделения АН
СССР разработала методику опре¬
деления в пробах пород и руд со¬
держания некоторых из перечислен¬
ных элементов.По своей физической сущности
эта новая методика аналогична
ННМ, но в связи с тем, что при
этом осуществляется регистрация не
тепловых (ННМ-т), а резонансных
нейтронов, она получила сокращен¬
ное наименование ННМ-р. Однако
наряду с элементами методики ННМ-т
рассматриваемая методика вклю¬
чает в себя и элементы метода НА.
Таким образом, ННМ-р по существу
является гибридом ННМ и НА.1	Под тепловыми понимаются нейт¬
роны со скоростями, соответствую¬
щими тепловому движению при
обычной (комнатной) температуре.
С точки зрения ядерной физики, это
очень медленные нейтроны: их энер¬
гия около 0,025 эв.Методика определения элемен¬
тов, ядра атомов которых обладают
способностью интенсивного резо¬
нансного захвата медленных нейт¬
ронов, сводится к следующим опе¬
рациям. Исследуемая проба облу¬
чается потоком нейтронов с энер¬
гией свыше 0,4 эв Регистрация
резонансных нейтронов осуществля¬
ется при помощи фольг-детекторов,
изготовленных из того самого веще¬
ства (элемента), содержание кото¬
рого в пробе подлежит измерению.
Так, например, при определениях в
пробах серебра, имеющего резонанс
для нейтронов с энергией 5,23 эв,
в качестве фольги-детектора ис¬
пользуется также серебро. Чем
больше в пробе будет содержаться
серебра, тем менее интенсивно бу¬
дет активироваться серебряная
фольга-детектор. Зная наведённую
активность фольги-детектора, можно
таким образом установить содержа¬
ние в пробе определяемого эле¬
мента.Применение резонансных детек¬
торов, выполненных из материала
определяемого элемента, позволило
сделать ННМ-р чувствительным ис¬
ключительно к данному химическому
элементу. Это является одним из су¬
щественных его преимуществ по
сравнению с ННМ-т и НА. В самом
деле, по методике ННМ-т невозмож¬
но осуществить раздельное выявле¬
ние в пробе нескольких резонансно
поглощающих медленные нейтроны
элементов. Анализу проб по НА ме¬
шает наведённая активность других1	Такие нейтроны называются над-
кадмиевыми, так как более медлен¬
ные удаляются за счет их поглощения
кадмием.элементов, присутствующих в пробе.
Для исключения влияния на резуль¬
таты измерений по НА других хи¬
мических элементов приходится
значительно усложнять методику
анализа, варьируя времена облуче¬
ния, охлаждения и измерения проб.
Все эти три этапа присущи и ННМ-р,
однако к ним предъявляются зна¬
чительно менее жесткие по срав¬
нению с НА требования. Для выде¬
ления наведённой активности опре¬
деляемого элемента по методике
НА в подавляющем числе задач
приходится использовать сложную
спектрометрическую аппаратуру. Ме¬
тодика же анализа по ННМ-р мо¬
жет быть реализована на основе
обычной интенсимметрической аппа¬
ратуры, так как в фольге-детекторе
активируется только определяе¬
мый химический элемент, что, есте¬
ственно, значительно упрощает ме¬
тодику измерения наведённой ак¬
тивности.Повышение избирательной спо¬
собности анализа ННМ-р может
быть достигнуто путем облучения
пробы через устанавливаемый на
пути потока нейтронов резонансный
фильтр из материала определяемого
химического элемента. Вычитая из
отсчета без резонансного фильтра
отсчет с резонансным фильтром, по¬
лучают результат, отвечающий облу¬
чению пробы потоком резонансных
нейтронов.Описанная методика испытана
для определения серебра в пробах
руд. При исследованиях с плутоний-
бериллиевым источником с выходом
8 - 106 нейтр/сек была достигнута
чувствительность 0,01% (100 г/т).
Применение более интенсивного
7в Научные сообщенияисточника нейтронов, например ми¬
ниатюрного ядерного реактора, по¬
зволит значительно повысить порог
чувствительности метода.В связи с тем что резонанс се¬
ребра (5,23 эв) близок к резонансу
золота (4,94 эв), оказалось возмож¬
ным фольги из серебра применять
также для анализа проб на золото.
Такая методика анализа позволяет
весьма существенно повысить экс-
прессность определения золота.
Это явствует непосредственно из пе¬
риодов полураспада рассматривае¬мых элементов. У золота он равен
2,7 дня, а у серебра — 24 сек. Для
анализа золота в пробах по НА
обычно затрачивается от двух-трех
до десяти дней. Для анализа золота
по ННМ-р с использованием фольг-
детекторов из серебра достаточно
около 5 мин. Как видим, разница в
экспрессности весьма разительная.Следует подчеркнуть, что су¬
ществование у серебра двух резо¬
нансов (5,23 эв и 16,6 эв) позволяет
серебряные фольги-детекторы о д-
новременно использовать дляопределения в пробах серебра и
золота.Методика ННМ-р с серебряными
фольгами-детекторами пригодна и
для анализа в пробах высоких кон¬
центраций бора, определение кото¬
рых по методике ННМ-т связано с
огромными трудностями, обусловлен¬
ными самоэкранированием проб.Таким образом, «бездействую¬
щий» нейтронный резонанс удалось
заставить «работать» при проведении
анализа проб на некоторые химиче¬
ские элементы.МОДЕЛЬ ПОТОКА
ВУЛКАНИЧЕСКОЙ ЛАВЫВ.	И. ЛебединскийДоктор геолого-минералогических наук
СимферопольНе так уж часто удается наблю¬
дать потоки застывшей вулканиче¬
ской лавы, в которых хорошо видно
их строение. Даже в таких исклю¬
чительно благоприятных условиях,
как в Армении, в вулканических об¬
разованиях, возникших на глазах
человека, подошва потоков полно¬
стью не просматривается. И о свой¬
ствах лавы приходится судить только
по наблюдениям у краев потоков,
извергнутых, например, побочными
кратерами Ключевсного вулкана —
Апахончичем, Киргуричем, Билюка-
ем и другими. Хотя такие потоки
невелики (их длина не превышает
десятка километров, а мощность до¬
стигает только 10—15 м) и они
сверху и по краям прекрасно обна¬
жены, строение застывшей лавы
можно наблюдать лишь частичноПоэтому большой литорее выз¬
вала удивительно наглядная модель
потока застывшей лавы, но умень¬
шенная в 100—200 раз по сравнению
с потоками базальтовых лав побоч¬
ных кратеров Ключевского вулкана,
которую нам довелось встретить в...
плите из плавленного базальта про¬дукции Донецкого камнелитейного
завода. Материал, из которого изго¬
товлено каменное литье, на 89% со¬
стоит из базальта Берестовецкого
месторождения (Ровенская область,
УССР). Процесс получения каменного
литья несложный: исходная смесь
расплавляется и огненная струя при
температуре около 1300° С вылива¬
ется в медленно движущиеся на
конвейере формы. Затем в специаль¬
ных печах каменное литье медленно
охлаждается и вырабатывается наи¬
более благоприятная тонкокристал¬
лическая структура. При нормальном
технологическом процессе получают
однородные плиты плавленного ба¬
зальта толщиной 7—8 см с гладкой
нижней и верхней поверхностями.Среди брака каменного питья,
возникающего, по-видимому, при не¬
достаточном прогреве форм дня
литья, встречаются каменные пииты
с очень резко выраженным зональ¬
ным строением — модели застыв¬
ших потоков лавы.Нижняя зона состоит из мелких
булкообразных обособлений черной
тонкокристаллической лавы длиной1—3 см, матовых в изломе, распо¬
ложенных почти впритык друг к
другу. Сцементированы они черной
блестящей стекловатой массой. Так
и кажется, что первые порции огнен-
но-жидкой струи, падая на дно фор¬
мы для литья, разбивались на сгустки.
По-видимому, быстро охлаждаясь,
они становились вязкими и в
виде булкообразных тел, не успев¬
ших «расползтись», затвердевали.
Вслед за тем в узкие промежутки
между ними проник расплав и це¬
ментировал самые ранние затвердев¬
шие порции расплава, застыв б виде
стекловатого материала.Промежуточная зона — самая
мощная (до 6 см), на ее долю при¬
ходится около 75—80% всей мощно¬
сти плиты. Это тонкокристаллический
черный, с полуматовым блеском ма¬
териал. Невооруженным глазом вид¬
но, что в центральной части он лучше
раскристаллизован и слабее блестит,
чем в участках, примыкающих к
нижней и верхней зонам. Пор не¬
много, но они разного размера и
вытянуты по вертикали или близкому
к ней направлению.
Научные сообщения 77Плята из плавленного базальта по своему строению напоминает поток застывшей вулканической лавы. В ней вы¬
деляются три зоны: нижняя — брекчиевая мощностью 1—2 с.и, промежуточная — тонкокристаллическая с немно¬
гочисленными порами, и верхняя — стекловидная зона закалки с очень неровной «веревочной» поверхностьюВерхняя зона тоньше остальных —
ее мощность 5—6 мм, состоит из
черного блестящего стекловатого
материала. Самая поразительная его
особенность — это «веревочная» по¬
верхность, она как бы состоит из
примыкающих друг к другу жгутов
(валиков) толщиной 10—12 мм.
Внешнее сходство каменных жгутов
с веревкой усиливается небольшими
продольными валиками, своего рода
«в9локнами», из которых «сплете¬
ны» жгуты. В узоре веревочной по¬
верхности прекрасно запечатлелось
движение застывающего расплава —«веревки» закручены, а отдельные
их скопления изогнуты, своей выпук¬
лостью намечая направление движе¬
ния расплава.Как же объяснить образование
этой плиты, столь похожей на поток
вулканической лавы? Самое трудное
заключается в механизме возникно¬
вения 1 брекчиевого строения нижней1	Остальные особенности легко
объясняются — канатная поверхность
кровли сформировалась при быстром
движении застывающего расплава, а
изменение степени кристалличности
по мощности представляет самое ор¬
динарное явление.части плиты. Инженер В. А. Мов-
лява считает, что это происходит
тогда, когда остаток расплава в кон¬
тейнере оказывается непригодным
для литья и его сливают в специаль¬
ную емкость. При этом новая пор¬
ция расплава цементирует обломки
более раннего слива. Такой меха¬
низм образования брекчии в плите
каменного литья вполне может быть
сопоставлен с природным явлени¬
ем— возникновением брекчиевых
лав при натекании потока лавы на
уже сформировавшийся и растре¬
скавшийся лавовый поток.
78 Научные сообщенияЗАГАДКА ПРИРОДЫ
ИЛИ ТАЙНА ИСТОРИИ?J1. О. КарпачевскийКандидат сельскохозяйственных наук
Лаборатория лесоведения АН СССР
МоскваНа востоке Камчатки, в несколь¬
ких километрах от океанского берега,
вдоль речки Семячик, теснится не¬
большая пихтовая роща. В ее густой
тени растут папоротники; хилые бе¬
резки медленно засыхают под ее по¬
логом. Светлые гладкие стволы и ко¬
нические кроны пихты кажутся строй¬
ными рядом с кряжистыми и искрив¬
ленными стволами каменных берез.
Темная зелень пихты резко выделя¬
ется на общем светло-зеленом фоне.Но самое примечательное в этой ро¬
ще — ее уникальность. Нигде больше
на Камчатке пихта не растет. Только
здесь — у берега Тихого океана, в
долине речки Семячик, на площади
в 22 га.Правда, в третичный период пих¬
та росла на Камчатке и в других ме¬
стах. Но в ледниковый период она ис¬
чезла. И вдруг одинокая пихтовая ро¬
ща найдена за пределами «хвойного
острова» Камчатки, там, где невстречаются ни ель, ни лиственница
и лишь кедровый стланик смотрит на
свою соседку с гребней горЭта роща давно уже привлекала
внимание натуралистов. О ней рас¬
сказал еще С. П. Крашенинников, пер¬
вый исследователь Камчатки, в своей' «Хвойным островом» акад.В.	Л. Комаров назвал ареал распро¬
странения ели и лиственницы на Кам¬
чатке, приуроченный к Центральной
камчатской депрессии.
Научные сообщения 79Ительмены, добывающие огонь. Иллюстрация к первому изданию книги С. П. Крашенинникова «Описа¬
ние Земли Камчатки»книге «Описание Земли Камчатки».
Акад. В. Л. Комаров, изучавший фло¬
ру этого полуострова, сам не видел
рощу, но описал пихту по сборам
ее местными охотниками (1890 и
1909 гг.). Он окрестил ее «грациоз¬
ной» и посчитал за реликт третичного
периода. Это мнение утвердилось, и
мы пришли е пихтовую рощу, как и
другие' с предвзятым представлени¬
ем о ее реликтовости.Войдя в рощу, мы не удивились
грациозности пихты. Скорее наобо¬
рот. Высота деревьев не превышала
13—15 м, толщина — 20 см. Стволы
были плохо очищены от мертвых
сучьев, на высоте 2—3 м часто раз¬дваивались и двумя параллельными
вершинами тянулись вверх. Деревьям
110—120 лет, но, несмотря на почтен¬
ный возраст, они имели низкий рост.
Очевидно, не так уж хорошо чувству¬
ет себя пихта на Камчатке.Когда мы сделали почвенный
разрез, то увидели, что пихта растет
на «слоеном пироге» из пеплов.
В метровой толще таких слоев на¬
считывалось 12; самые верхние из
них были сложены почти свежими
пеплами. Наверное, совсем недавно
(с точки зрения геологической) эти
пеплы выпали после очередного из¬
вержения какого-нибудь близлежа¬
щего вулкана.У почв, развивающихся достаточ¬
но долго, формируется гумусовый
горизонт, содержащий перегной.
В почве под пихтой формирование
гумусового горизонта только нача¬
лось. Мы сделали разрез в соседнем
березняке. И здесь переслаивались
те же пепловые слои в том же по¬
рядке. Это значило, что пихтовая
роща и соседний березняк — совре¬
менники, а роща, возможно, вовсе
не реликт.Пыльцевой анализ, проведенный
Е. П. Метельцевой, показал, что
пихтовую рощу трудно отнести к ре¬
ликтам, так как это молодое посе¬
ление. Уже на глубине 17 см, что
«О Научные сообщениясоответствует периоду от 500 до
1000 года н. э., пыльца пихты не
встречалась, т. е. 1000 лет тому на¬
зад пихта не росла вблизи Семячи-
ка. Значит, она появилась позже. По
описаниям С. П. Крашенинникова
мы знаем, что 200 лет тому назад
роща уже была.Когда же и каким образом она
здесь появилась?Акад. Л. С. Берг считал, что
камчатская пихта — это не отдель¬
ный вид, а подвид пихты сахалинской,
которая распространена на Сахалине
и Курильских островах. И то, что на
Камчатке эта роща растет вблизи бе¬
рега океана, косвенно говорит о ее
«заморском» происхождении.Но как пихта могла «переплыть»
океан? Морские течения сыграть ка¬
кую-либо роль не могли: роща ра¬
стет достаточно далеко от полосы
прибоя. Остаются два предположе¬
ния: или семена пихты занесены пти¬
цами, или ее семена привез с собой
человек. Занос семян пихты птицами
на расстояние свыше 500 км до сих
пор в природе не наблюдался, так
что первое предположение едва ли
допустимо. По целому ряду сообра¬
жений наиболее вероятным пред¬
ставляется второе предположение, и
возможно, что роща не столько за¬
гадка природы, сколько тайна исто¬
рии.С.	П. Крашенинников записал од¬
ну легенду, связанную с рощей, ко¬
торая может натолкнуть на след:
«Оный лес у камчадалов как запо¬
ведный хранится, так что никто из
них не токмо рубить его, но и при¬
коснуться не смеет; ибо уверены они
преданием стариков своих..., что все,
кто б ни дерзнул чем прикоснуться,
бедственною смертию скончался.
Впрочем, сказывают они, что сей лес
вырос над телами камчадалов, ко¬
торые некогда, будучи в походе про¬
тив неприятелей, так оголодали, что
несколько времени принуждены бы¬
ли питаться одною лиственничною
коркою, а напоследок померли на
реченном месте».В этой легенде наше внимание
привлекают три момента: 1 — пих¬
товая роща выросла на костях лю¬
дей, т. е. камчадалы отмечают ее
«искусственность». Она появилась
уже на их памяти; 2 — люди былив походе против неприятеля, а не
на охоте; 3 — люди попали в дли¬
тельную голодовку, что привело к
гибели отряда.С кем же могли воевать корен¬
ные жители Камчатки — ительме¬
ны— до прихода русских? Главным
образом между собой, с коряками,
жившими на севере, и айнами, оби¬
тавшими на Курильских островах. По¬
скольку пихта растет только на Ку¬
рилах, проверим «южную» версию.О южных камчадалах, живших от
«Кронок до Курильской Лопатки»,
Крашенинников писал, что «хотя сии
люди малочисленные были, однако
всех других превосходили силою,
храбростию и разумом». Нападали
они «нечаянно, пригребая на байда¬
рах своих и отходя с получением ко¬
рысти». На байдарах камчадалы про¬
мышляли морских бобров (каланов)
и далеко заходили в море.Южные камчадалы завоевали
первый от Камчатки остров Куриль¬
ской гряды — Шумшу, образовав там
смешанное ительмено-айнское насе¬
ление. Миролюбивые айны, теснимые
с Сахалина нивхами, с Хоккайдо —
японцами, с севера — ительменами,
жили на Курильских островах, но и
здесь не находили покоя. Южные
ительмены беспрерывно нападали на
них, похищая женщин и заставляя
платить выкуп. Не оставляли своим
вниманием южные камчадалы и дру¬
гих соседей — западных ительменов и
коряков. Но, очевидно, наиболее
безопасным, а потому и привлека¬
тельным объектом их нападений бы¬
ли миролюбивые айны.У южных камчадалов в качестве
домашних рабов часто содержалис»
айны. Такая связь с айнами привела
к заимствованию многих айнских слов
южными камчадалами. Однако назва¬
ния растений, в том числе деревьев,
у камчадалов были свои, хотя по кор¬
ням иногда близкие к чукотским и
коряцким названиям. Это связано с
тем, что ительмены знали основные
свойства растений и возможности их
применения.Уже поверхностный сравнитель¬
ный анализ названий деревьев на
языках разных народов Камчатки и
прилегающих районов показывает,
что название пихты отсутствует у ко¬
ряков, ительменов, чукчей. Правда, водном из коряцких учебников (совет*
ского времени) приводится название
пихты (пихтарника) — «теннинов-лунев
утту», но происхождение его неиз¬
вестно. «Утту» — производное от «ут-
-ыут» — дерево. Однако коряки, жи¬
вущие на Камчатке( как нам любезно
сообщила В. В. Антропова, не знают
пихты и ее названия, и во всех сло¬
варях корякского языка слово «пихта»
отсутствует. По-айнски пихта называ¬
ется «яю» (яюх), по-нивхски — «нар-
ни». Но и этих слов нет в языке або¬
ригенов Камчатки.Возможно, встретив в одном из
набегов на айнов плодоносящую пих¬
ту, ительмены, обожествлявшие де¬
ревья, могли набрать шишек и увез¬
ти их с собой. Легенда, рассказанная
выше, сообщает, что ительмены воз¬
вращались из похода, т. е. в этой
части предположение подтверж¬
дается.Третий момент, отмеченный в
легенде, как нам кажется, также под¬
тверждает «южную» версию. Итель¬
мены голодали. Если учесть, что от¬
ряды ительменов никогда не были
большими, что такие первоклассные
охотники не могли бы в лесу остать¬
ся без пищи, следует предположить,
что длительная голодовка, погубив¬
шая отряд, могла застигнуть их лишь
в морском путешествии. Очевидно,
после набега на Курилы буря отнесла
лодки камчадалов несколько север¬
нее и ослабевшие от голода люди
выбрались на берег Камчатки в
районе Семячика. Тела умерших бы¬
ли оставлены вместе с их добычей на
берегу Семячика, где из привезен¬
ных семян пихты выросла небольшая
группа деревьев, превратившаяся со
временем в целую рощу.При том обожествлении деревь¬
ев, которое существовало у ительме¬
нов (и у айнов), неудача похода была
связана впоследствии с «духом-демо-
ном» пихты и роща была объявлена
неприкосновенной (табу).Неудачей похода, возможно, объ¬
ясняется и отсутствие названия пихты
и языке ительменов. Как и у многих
народов, катастрофы или страх, свя¬
занные с каким-нибудь явлением,
приводили к тому, что данное явле¬
ние «лишалось» названия. Имя «духа-
демона» пихты также стало запрет¬
ным, как и рубка дерева. Поэтому
Научные сообщения 31название пихты не встречается р
ительменском языке.В дальнейшем, при ассимиляции
южных камчадалов русскими, все эти
легенды были забыты, и в концеXIX в. местное население уже исполь¬
зовало деревья из рощи на строи¬
тельство.Таким образом, пихта «грациоз¬
ная» на Камчатке — скорее всего нереликт третичной эпохи, а свидетель¬
ство связей между ительменами и
айнами. Окончательное решение этой
загадки могут дать лишь совместные
усилия биологов и этнографов.СПУЩЕННЫЕ ОЗЕРАЕ. И. СеливановКандидат географических наук
МоскваВо многих районах Прибайкалья,
Забайкалья и Северной Монголии
широко распространены котловины
и долины, в которых располагались
озера, ныне высохшие. Теперь на их
месте формируются барханные и
бугристые пески. Чем можно объяс¬
нить исчезновение этих, занимавших
некогда большие площади, водое¬
мов? Существует мнение, что при¬
чина кроется в усыхании климата.
Так ли это? Постараемся рассмот¬
реть этот вопрос на примере Дар¬
хатской котловины (Северная Мон¬
голия), которая таит в себе разгадку
интересного явления.Из-за отдаленности и трудно-
доступности Дархатская котловина
долго оставалась наименее изучен¬
ной областью Монголии. Поэтомуо	существовании в ней огромного
древнего водоема до последнего
времени и не подозревали. Только
совсем недавно стало известно, что
здесь раньше были озера, по пло¬
щади во много раз превышающие
современные; нам удалось выяснить
причину их образования, сокращения
и исчезновения.В местах, подобных Дархатской
котловине, таежный ландшафт соче¬
тается с пустынным. Здесь вас пора¬
жают яркие краски светло-голубых
озер, зеленого ковра лиственницы,
покрывающей предгорья, и желтых
сыпучих песков. Озерный ландшафт
чрезвычайно разнообразен. На рав¬
нине повсюду останцы гор — быв¬
шие скалистые острова древнего озе¬
ра (рис. 1), а рядом — современные
острова, покрытые хвойным и лист¬
венным лесом.Над Дархатской котловиной на
1500 м поднимаются высокие горы,
на такую же высоту сама котловина
приподнята над уровнем моря. С
востока стена серых гор имеет са¬
мые разнообразные очертания: то
плоские вершины с гольцами и сле¬
дами былого выравнивания — там,
где развиты сланцы и сиениты, то
острые обнаженные пики, зубцы,
почти не сохраняющие вечного сне¬
га, хотя они и находятся выше сне¬
говой границы. Но альпийский облик
горам придало не оледенение, а кру¬
то падающие кембрийские известня¬
ки и доломиты, глубоко расчленен¬
ные эрозией.К северу и западу от котловины
средневысотные горы с мягкими
очертаниями также сменяются цепьюальпийских гор, которые с трех сто¬
рон как бы замыкают равнину. Ре¬
ки, текущие по ней, сливаются в р.
Шишхид-гол, которая прорывает
горы на западе.Во время экспедиционных работ
здесь зафиксирована яркая картина
подпруживания горной реки базаль¬
товыми лавами и образование во
впадине обширного озера. Интерес¬
но, что в Дархатской котловине про¬
слеживаются три периода подтопле¬
ний: две — вызванные базальтовым»!
запрудами, а третье — моренной
преградой.Удалось наметить два основных
периода 'излияния базальтов, не счи¬
тая послеледниковых и современных,
известных в соседних районах. Пер¬
вые базальтовые излияния, предше¬Рис. 1. Некогда подводная часть склона древнего острова6 Природа, № з
Научные сообщенияморенная плотина \6)ствовавшие накоплению озерных
осадков (согласно споро-пыльцевому
анализу), происходили не позднее
плиоценового времени. Отложения,
заполнявшие Дархатскую котловину,
до сих пор не имели определенной
возрастной характеристики, так как
их стратиграфические взаимоотно¬
шения с базальтами не были изве¬
стны.Наиболее древнее Дархатское
озеро (I, рис. 2) образовалось в ре¬
зультате запруды базальтовым по»
током долины Шишхид-гол в райо¬
не известнякового массива Хойту»
агуй-ула (3151 м) и Урду-агуй-ула
(2842 м), расположенного в 50 км к
западу от оз. Дод-Нур. Здесь уце»
лели остатки базальтового покрова
мощностью около 200 м.Второе Дархатское озеро (II)
было подпружено базальтами, из»
лияние которых происходило, в иди»мо, в основном из вулкана, сохра¬
нившего свой плоский кратер по¬
близости от оз. Дод-Нур. От кратера
вниз по долине шел базальтовый
поток, который и образовал плотину
через реку в виде базальтового
плато, впоследствии расчлененного
до глубины 60 At'«Третье Дархатское озеро (III)
образовалось в период древнего
оледенения, когда мощная конеч¬
ная морена, принесенная Тэнгисин-1	На базальтовом плато в районе
Дод-Нур нет озерных осадков от
первого бассейна. Поэтому следует
считать, что эти базальты уже имеют
четвертичный возраст, но вероятнее
всего они доледниковые, так как по¬
близости можно наблюдать залега¬
ние на них моренных отложений.
Древнее озеро имело глубину около
60—80 м. Площадь его была на одну
треть меньше предыдущего.дольским ледником, перегородила
долину Шишхид-гол. Уровень воды
в озере поднялся до 40—50 м. После
спада воды происходило расчлене¬
ние древней озерной равнины.В период максимального стоякия
воды в самом древнем Дархатском
озере уровень поднимался до 1965—
1700 м. По краям котловины многие
вершины, сложенные преимущест¬
венно известняками, превратились в
острова. После последовательного
спада воды в озере в нижних частях
склонов гор, особенно по наветрен¬
ному, западному склону, образова¬
лись террасы.Наибольшая глубина озера го-
ставляла около 140—150 м. Спад
вод происходил неравномерно, так
как размыву подвергались слои ба¬
зальтов различной плотности.Подпруживание горных рек ба¬
зальтовыми лавами и образование во
впадинах обширных озер — факт, не
связанный с климатом. Вполне естест¬
венно, что и закономерный спуск этих
озер не свидетельствует о кажущемся
катастрофическом усыхании климата.
Оставленные озерами песчаные осад¬
ки легко развеиваются ветром, что
приводит к накоплению эоловых
образований во внепустынной об¬
ласти.Выявленная закономерность при¬
уроченности озерных отложений к
замкнутым базальтами котловинам
позволяет решить многие неясные во¬
просы кайнозойской палеогеографии,
как, например, возраст базальтовых
излияний, характер новейших движе¬
ний, генетические соотношения осад¬
ков. На примере спущенных гигант¬
ских водоемов, являющихся копиями
искусственно созданных водохрани¬
лищ, можно судить об интенсивности
размыва берегов и характере отло¬
жений на склонах и дне озер, о сте¬
пени выравнивания дна озер, об
изменении емкости озер за счет
прибрежной зоны и о многом дру¬
гом.
Охрана природыОСЕТР.	ОХРАНАНАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕВ.	С. МалютинМинистерство рыбного хозяйства СССР
(Москва)ПРИРОДЫНаша страна располагает боль¬
шим числом водоемов, пригодных для
обитания осетровых рыб; велико у
нас и стадо осетровых, включающее
различные виды и экологические
формы. Создание рационального
осетрового хозяйства — это теперь
одна из основных задач рыбной про¬
мышленности. Решение ее требует
проведения большого комплекса ры¬
боохранных, рыбоводных, мелиора¬тивных и акклиматизационных меро¬
приятий. Работы по осетроводству,
ведущиеся в нашей стране, основаны
на теории биологического прогресса
этих рыб, разработанной советскими
учеными П. А. Драгиным, Н. Л. Гер-
бильским, Г. М. Персовым, Н. Н. Ко¬
жиным и др. Именно их теория, про¬
тивостоящая высказываниям о био¬
логическом вымирании осетровых
рыб как видов, якобы не приспособ¬ленных для жизни в современных
условиях, позволила приступить к
организации рационального осетро¬
вого хозяйства.Увеличение численности осетро¬
вых значительно облегчается благо¬
даря комплексу адаптационных воз¬
можностей, а также биологической
пластичности, выгодно отличающих
этих рыб от представителей других
семейств. Внедрение же в практику*Инкубационный цех Аксайско-Донского осетррподного завода, оснашенный аппаратами Ющенко6*
84 Охрана природырыбоаодства метода гипофизарных
инъекций дало возможность получать
икру и выращивать молодь в произ¬
водственных условиях.Расширение осетроводства в на¬
шей стране может идти по двум на¬
правлениям: увеличение численности
этих рыб s тех водоемах, где они уже
обитают, и их акклиматизация в но¬
вых водоемах.Говоря об акклиматизации, необ¬
ходимо сделать одну существенную
оговорку. Дело в том, что в боль¬
шинстве водоемов те или иные виды
осетровых прежде обитали. Их исчез¬
новение в основном связано с по¬
стройкой плотин гидроэлектростанций
на путях нерестовых миграций (Волга,Днепр). Отрицательно повлияло на
запасы осетровых и нерациональное
ведение промысла. Так, сейчас прак¬
тически полностью выловлен атланти¬
ческий осетр, ранее заходивший в
Ладожское озеро, в результате чего
его не стало не только в этом водое¬
ме, но и в Финском заливе. Большой
вред осетроводству наносит и загряз¬
нение речных и озерных вод. Следо¬
вательно, по отношению к большин¬
ству наших водоемов речь будет ид¬
ти о реакклиматизации осетровых.Сейчас основные запасы осетро¬
вых рыб сосредоточены в южных во¬
доемах и, главным образом, в Кас¬
пийском море. Здесь обитают все ви¬
ды проходных южных осетровыхрыб — русский осетр, севрюга, белу¬
га. Вселять сюда другие виды осетро¬
вых вряд ли целесообразно, так как
туводные формы обладают высокими
промысловыми качествами, а кормо¬
вая база может обеспечить пищевые
потребности этих видов даже при зна¬
чительном увеличении их численно¬
сти.В последние годы на большинстве
рек Каспийского бассейна — Волге,
Куре, Араксе и других построены
плотины гидроэлектростанций, кото¬
рые преградили доступ осетровым к
местам их естественного нереста.
Особенно это заметно на Волге, ко¬
торая раньше была основной «осет¬
ровой» рекой. Волга фактически пре¬Цох круглых бассейнов для подращивания молоди осетровых рыб на Аксайско-Донском освтроподном заводе
Охрена природы 85вратилась в цепь оодохранилищ, гид¬
рологический режим которых резко
отличается от речного. Сейчас по¬
полнение стада осетровых рыб в
Каспийском море происходит лишь
за счет ската личинок с неэарегули-
рованной части Волги и Волгоград¬
ского водохранилища, а также за
счет выпуска молоди с рыбоводных
заводов.Правда, в последние годы на
Волге несколько повысилась эффек¬
тивность естественного нереста. Осет¬
ровые раньше, чем другие рыбы,
стали адаптироваться к гидрологиче¬
ским условиям и использовать для
нерестилищ новые места. Так, имен¬
но осетровые начали нереститься на
гравийных насыпях и бетонных дета¬
лях, оставшихся в воде после строи¬
тельства плотин, хотя выметанные
здесь икринки далеко не всегда мо¬гут нормально развиваться. Однако
сам факт нереста в новых условиях
говорит о необходимости проведения
самых срочных мер, которые помогли
бы естественному нересту осетровых
в Нижней Волге. Одной из таких мер
должно стать строительство искусст¬
венных нерестилищ и мелиорация уже
существующих.В настоящее время молодь, вы¬
пускаемая с рыбоводных заводов, на¬
чинает играть заметную роль в уве¬
личении численности осетровых в
Каспии. Но масштабы этих работ еще
недостаточны: все осетроводные за¬
воды Волги и Куры, вместе взятые,
выпускают сейчас около 50 млн
мальков в год, тогда как, по ори¬
ентировочным подсчетам, целесооб¬
разно ежегодно выпускать их не ме¬
нее 120 млн штук.В Волгоградском водохранилищечисленность русского осетра, севрю¬
ги и белуги поддерживается за счет
естественного нереста рыб, прошед¬
ших через рыбоподъемник. Рыбы-
производители и личинки проходных
форм, как правило, в водохранилище
долго не задерживаются, и поэтому
формирования устойчивого стада
осетровых здесь не происходит. Сле¬
довательно, пищевая ниша осетровых
рыб в этом водоеме полностью не
используется.После постройки Саратовской
ГЭС положение осетровых рыб в
Волгоградском водохранилище несо¬
мненно ухудшится. В нем практиче¬
ски исчезнут естественные нерести¬
лища, а их площадь в Саратовском
водохранилище резко сократится.
К тому же искусственное разведение
проходных осетровых в Саратовском
водохранилище будет затруднено из-
80 Охрана природыЛенскому осетру производится инъекция (пос. Натара)за отсутствия рыб-производителей и
сложности их доставки с Нижней
Волги.Сейчас основная задача осетро¬
водства в Волго-Каспийском районе,включая Волгоградское водохранили¬
ще, реки Куру и Урал,— это всемер¬
ное увеличение численности русского
осетра, белуги, шипа путем повы¬
шения эффектирногти естественногонереста и увеличения масштабов ры¬
боводства. В Саратовском же водо¬
хранилище целесообразно, а допол¬
нение к обитающим в нем проходным
видам, ввести в ихтиофауну непро¬
ходную форму осетровых.Выше Волгоградского водохрани¬
лища состояние запасов проходных
осетровых рыб уже в корне измени¬
лось в нежелательную сторону. Пло¬
тина Куйбышевской ГЭС не имеет
рыбопропускных сооружений, а пе¬
реброска производителей прорезями
в водохранилище не осуществляется.
Популяция в этом водоеме существу¬
ет только за счет естественного не¬
реста небольшого стада рыб-произ¬
водителей, оставшихся после пост¬
ройки ГЭС. Незначительное количе¬
ство производителей и скат в Каспий
части личинок и рыб после нересга
говорят о том, что рассчитыватв на
создание в Куйбышевском море мощ¬
ного промыслового стада русского
осетра, белуги и севрюги не прихо¬
дится. Кроме того, основная честь
непроходных осетровых рыб обитает
в южной части водохранилища, и,
следовательно, будущее Чебоксар¬
ское море окажется без рыб-произ-
водителей южных проходных форм.
Такое же положение и в других верх¬
неволжских водохранилищах, где сей¬
час отсутствуют южные виды. Между
тем в этих водоемах есть достаточ¬
ная кормовая база для нагула моло¬
ди и производителей осетровых, а в
большинстве из них имеются и усло¬
вия для естественного нерестэ.Вселение в средне- и верхневолж¬
ские водохранилища проходных
форм осетровых не даст большого
эффекта мз-за ската в море значи¬
тельной части личинок и производи¬
телей. Поэтому здесь нужно аккли¬
матизировать непроходные формы
осетровых.Азовское море второй водоем
в нашей стране по запасам осетровых
рыб. Строительство Цимлянской ГЭС,
хотя и оказало неблагоприятное влия¬
ние на естественное размножение
осетровых, но не изменило основно¬
го направления осетроводства в этом
бассейне. Цимлянское водохранили¬
ще— типично южный водоем: вер¬
ховья же Дона расположены север¬
нее и в настоящее время мало под¬
ходят для обитания осетровых. По¬Икра сибирского осетра, подготовленная для перевозки
Охрана природы 87этому акклиматизация других видов
осетровых рыб в этом районе неце¬
лесообразна. Основное направление
осетроводства в Азовском бассей¬
не — увеличение выпуска молоди ме¬
стных видов (белуги, осетра и севрю¬
ги) из рыбоводных заводов, а также
проведение мероприятий по повыше¬
нию эффективности естественного не¬
реста.Более сложно положение с осет¬
роводством в бассейне Черного моря.
Сейчас одна из основных «осетровых»
рек этого бассейна — Днепр —■ пере¬
крыта плотинами. В результате на¬
рушились миграционные пути про¬
ходных осетровых рыб; площадь же
естественных нерестилищ в нижнем
бьефе Каховской ГЭС невелика.
В Каховском водохранилище есть все
условия для нагула осетровых рыб,
но стадо производителей в этом во¬
доеме незначительно. В среднеднеп¬
ровских водохранилищах (Днепро¬
дзержинское, Кременчугское) сейчас
практически нет производителей и
молоди проходных осетровых, да и
площадь естественных нерестилищ в
них крайне мала.Перспективными водоемами для
заселения осетровых могут стать
Киевское и Каневское водохранили¬
ща, где возможен естественный не¬рест рыб. Однако стадо производите¬
лей осетровых в этих водоемах от¬
сутствует, и формирование популя¬
ций возможно только за счет аккли¬
матизации. К сожалению, на всем
протяжении Днепра сейчас нет со¬
временных осетроводных заводов и
работы по разведению осетра в этом
бассейне практически не проводятся-
Реки Днестр и Южный Буг имеют
меньшее значение для осетроводства;
здесь достаточно проведения рыбо¬
водных и мелиоративных работ.Итак, за последнее время запасы
проходных осетровых рыб в южных
районах нашей страны значительно
уменьшились. Основные причины это¬
го кроются в резком ухудшении усло¬
вий размножения, а также в загряз¬
нении водоемов. Большой вред нано¬
сит и вылов молоди различными мел-
коячейными сетями. Кормовая же
база в большинстве водоемов позво¬
ляет значительно увеличить числен¬
ность этих ценнейших промысловых
рыб. Поэтому в Каспийском, Азов¬
ском и Черном морях, а также в ни¬
зовьях впадающих в них рек нужно
всемерно охранять и увеличивать по¬
пуляции южных проходных осетровыхСтроительство гидроэлектростан-
рыб.ций привело к образованию большихводохранилищ. Причем многие из них
находятся в средней или северной
полосе европейской части страны,
т. е. в зоне, где ранее проходные
формы осетровых рыб только нере¬
стились, но не задерживались на дли¬
тельное время. Поэтому после пост¬
ройки плотин в этих водоемах исче¬
зли осетровые, за исключением стер¬
ляди, которая по своей промысловой
ценности значительно уступает дру¬
гим рыбам этого вида, да и запасы
ее относительно невелики. Во многих
водохранилищах есть богатая кормо¬
вая база для нагула осетровых и ча¬
стично сохранились условия для их
естественного нереста. Не следует
забывать и об озерах Северо-
Запада, центральных районов и При¬
балтики.Широкое расселение а северных
водоемах южных проходных форм
осетровых по ряду биологических
причин не даст большого хозяйствен¬
ного эффекта. Кроме того, имеются
экономические и технические сообра¬
жения, которые не позволяют начать
в широких масштабах заселение этих
водохранилищ южными формами
осетровых рыб. Поэтому в водоемах
Северо-Запада и центральных райо¬
нов целесообразно акклиматизиро¬
вать туводные формы. Следует за¬
няться восстановлением численности
стерляди, которая может стать «до¬
полнительной» осетровой рыбой.Конечно, акклиматизационные и
рыбоводные работы увенчаются успе¬
хом лишь после прекращения загряз¬
нения водоемов. В настоящее же вре¬
мя многие крупные водохранилища
(Камское, Днепродзержинское, Кре¬
менчугское), загрязненные стоками,
практически выпали из сферы рыбо¬
хозяйственного освоения. Значитель¬
но загрязнена вода Горьковского,
Куйбышевского, Киевского и других
водоемов.На наш взгляд, наиболее подхо¬
дящая форма для акклиматизации а
водоемах северной зоны — сибирский
осетр. Ценность этого вида связана
с его биологическими особенностями.
Во-первых, сибирские осетры — это
либо чисто непроходные озерные или
речные формы, как байкальский «ли
ленский, либо — полупроходные, как
обский. Очень перспективны для ак¬
климатизации ленские и байкальские
в® Охрана природыМолодь русского и сибирского (байкальского) осетра, выращенная на рыбовод¬
ном заводе «Томе» (Латвия)осетры. У их производителей и молоди
полностью отсутствует инстинкт ската
s морскую воду. Поэтому они легко
образуют локальные стада, что очень
важно при акклиматизации в озерах
и водохранилищах. Вероятно, аккли¬
матизацию сибирского осетра в ев¬
ропейской части страны целесообраз¬
но начать с создания маточного ста¬
да в одном или нескольких неболь¬
ших водоемах с богатой кормовой ба¬
зой и благоприятным гидрохимиче¬
ским и термическим режимом, а уже
затем расселять этих рыб по другим
водоемам.На родине сибирский осетр оби¬
тает в условиях обедненной кормо¬
вой базы и короткого вегетационного
периода. Адаптационная реакция рыб
на это проявляется в замедлении ро¬
ста и в запаздывании наступления по¬
ловой зрелости (16—18 лет). В осо¬
бенно неблагоприятных условиях жи¬
вет якутский осетр, который отлича¬
ется наименьшим темпом роста. Так,
средний вес текучих самок осетра
асего 3—4 кг, а наименьший —1,5	кг. В то же время, как исключен
ние, встречаются производители ве¬
сом в 18 и даже в 40 кг, что говорито	больших возможностях роста этого
вида, которые не могут проявиться
в природных условиях Сибири. Сле¬
довательно, можно ожидать, что в
более благоприятных условиях мо¬
лодь сибирского осетра проявит эти
потенциальные возможности.Водоемы Северо-Запада, цент-Темп роста молоди сибирского (байкальского
и ленского) осетраральных областей Прибалтики и юга
Сибири лежат в более благоприят¬
ных по климату районах по сравне¬
нию с низовьями сибирских рек. Кор¬
мовая база в этих водоемах количе¬
ственно и качественно богаче, а веге¬
тационный период длиннее.Многолетние работы Централь¬
ной производственно - акклиматиза¬
ционной станции (ЦПАС) по изуче¬
нию байкальского и ленского осетра
показали, что темп роста молоди в
европейской части страны значитель¬
но выше, чем в водоемах севера Си¬
бири. Опытное выращивание южного
и северного осетров на рыбоводных
заводах Прибалтики и Северо-Запада
выявило, что мальки сибирского осет¬
ра растут быстрее русского.Следует отметить и широкий
спектр питания молоди и производи¬
телей сибирского осетра. Так, при
выращивании молоди сибирского
осетра (ленский и байкальский) на
Нарвском рыбоводном заводе в ра¬
цион, кроме традиционного осетро¬
вого корма — олигохет, были введены
новые компоненты — фарш из сала¬
ки и селезенка, которые охотно пое¬
дались мальками. Молодь сибирско¬го осетра нормально развивалась при
температурах от 8 до 25°. Большая
пластичность делает сибирского осет¬
ра чрезвычайно ценным объектом
для акклиматизации в водоемах ев¬
ропейской части страны. Кроме того,
сибирский осетр может служить ис¬
ходной формой для создания раз¬
личных гибридных форм.Основные стада осетра в сибир¬
ских реках сосредоточены в нижнем
и — меньше — в среднем течении.
В верховьях рек он встречается ред¬
ко. Такое распределение популяции
вполне закономерно, так как вер¬
ховья большинства сибирских рек но¬
сят горный характер с быстрым те¬
чением, каменистым грунтом и бед¬
ной кормовой базой.Одна из основных причин умень¬
шения численности осетровых рыб в
реках Сибири кроется в нерациональ¬
ном ведении промысла, когда допу¬
скается вылов большого количества
молоди мелкоячейными орудиями ло¬
ва и ловушками. Кроме того, в по¬
следние годы и здесь резко увеличил¬
ся сброс неочищенных сточных вод.
Это тоже отрицательно влияет на
численность всех промысловых рыб,Количество
дней
после вы клеваСредний вес
в SМаксималь¬
ный вес
в »50,0260,031100,0680,083150,1350,233200,1950,3325—0,431300,3281,8350,953,05401,264,7507,1839,0670—26,0летки240,0400,0
Охрана природы 89в том числе и осетровых. Да и мас¬
штабы рыбоводных работ в Сибири
ничтожны. Для восстановления и
дальнейшего увеличения численности
осетровых рыб в реках Сибири необ¬
ходимо провести комплекс рыбовод¬
ных, мелиоративных и рыбоохранных
работ.В верховьях некоторых сибирских
рек сейчас сооружены крупные во¬
дохранилища с благоприятными усло¬
виями для нереста и нагула осетро¬
вых рыб. Сюда можно вселить этих
рыб из нижнего и среднего течений.
В некоторых водохранилищах (Ново¬
сибирское, Иркутское) уже идет есте¬
ственный процесс расселения осетро¬
вых. Однако стадо производителей в
этих водоемах пока незначительно, и
создание промысловой популяции
только за счет естественного нереста
растянется на слишком долгий срок.Все осетроводные работы на во¬
доемах Сибири нужно базировать
исключительно на сибирском осетре
и стерляди, поскольку эти формы
приспособлены к местным, довольно
суровым условиям существования.В основной реке Дальнего Восто¬
ка — Амуре — обитают два вида осет¬
ровых — калуга и амурский осетр (са¬
халинский осетр очень немногочислен
и его роль в осетровом хозяйстве
Дальнего Востока ничтожна). Запасы
этих видов рыб, особенно амурского
осетра, сильно подорваны. Поэтому
основным направлением здесь дол¬
жно быть увеличение численности ка¬
луги и осетра как путем рыбоводных,
так и мелиоративных работ.В реках Средней Азии из осетро¬
вых рыб обитают три вида лопатоно¬
сов, а также шип. Лопатоносы — это
речные формы, приспособившиеся к
жизни в южных водоемах. Биология
их изучена мало, а запасы незначи¬
тельны. В Аральском море шип —
проходная рыба, и поэтому повы¬
шение солености Арала не позволяет
рассчитывать на увеличение его чис¬
ленности.Стррительство гидроэлектростан¬
ций и оросительных каналов в Сред¬
ней Азии расширит возможности ры¬
боводства, в том числе и осетровод¬
ства. Работа с осетровыми в этом рай¬
оне должна идти по двум направле¬
ниям. В равнинных водоемах с высо¬кими температурами воды наиболее
целесообразно разводить лопатоноса.
Для водохранилищ и озер горных
областей со сравнительно суровым
термическим режимом более подхо¬
дящей формой, по всей видимости,
будет байкальский осетр.Итак, в районировании осетро¬
водства, включая рыбоводство и ак¬
климатизацию, выделяются две резко
различные зоны. В южной — задача в
основном сводится к увеличению мас¬
штабов рыбоводных работ с проход¬
ными видами осетровых, в северных
же районах необходимы акклимати¬
зационные и рыбоводные работы с
сибирским осетром.Для обеспечения северных водо¬
емов Европейской части СССР поса¬
дочным материалом необходимо
ежегодно собирать около 10—20 млн
инкринок сибирского осетра. Числен¬
ность осетра в каждой, отдельно взя¬
той реке Сибири не позволяет полу¬
чить такого количества икры. Следо¬
вательно, необходимо использовать
осетров из различных водоемов Си¬
бири. Это имеет еще и ту положи¬
тельную сторону, что сроки получе¬
ния икры от различных форм сибир¬
ского осетра неодинаковы. Так, икру
байкальского и обского осетра обыч¬
но получают 20 мая —10 июня, а
ленского — 25 июня — 15 июля. Это
дает возможность подращивать мо¬
лодь в довольно растянутые сроки
и тем самым неоднократно исполь¬
зовать выростную площадь. В связи
с этим ЦПАС была составлена при¬
мерная схема получения икры на ре¬
ках Сибири, которая уже частично
претворяется в жизнь.В 1960 г. ЦПАС выпустила в
Горьковское водохранилище первую
партию мальков байкальского осет¬
ра, а к 1965 г. их было выпущено уже
около 600 тыс. К настоящему вре¬
мени в Горьковском водохранилище
зарегистрировано всего около 40 слу¬
чаев поимки разновозрастных особей
этого вида. Это объясняется тем, что
до 1964 г. вес выпускаемой молоди
не превышал 150—200 мг. Выпуск же
стандартной молоди, имеющей вес не
меньше 2 г, начался в 1964 г.Выпуск молоди байкальского и
ленского осетра в 1964—1966 гг. в
Ладожское, Псковско-Чудское озераи р. Нарову дал более обнадеживаю¬
щие результаты. Хотя выпуск молоди
в эти водоемы не превысил 15 тыс.
штук, к 1966 г. здесь было зарегист¬
рировано уже 235 случаев поимки
сибирского осетра. Кроме того, 30
случаев вылова сибирского осетра от¬
мечены у берегов Финляндии. Удач¬
но проведено опытное выращивание
обского, ленского и байкальского
осетра в Прибалтике. Ведутся работы
и по вселению обского осетра в Усть-
Каменское водохранилище.Центральной производственно-ак¬
климатизационной станцией уже
освоена методика получения и транс¬
портировки икры и личинок, а также
выращивания молоди сибирского осет¬
ра. Однако масштабы рыбоводных и
акклиматизационных работ еще не
соответствуют важности этих ме¬
роприятий для народного хозяйства.
Мешает отсутствие рыбоводных заво¬
дов на водоемах вселения и стацио¬
нарных пунктов на местах сбора.
Нарвский рыбоводный завод — един¬
ственное место, где сейчас выращива¬
ется молодь сибирского осетра — на¬
ходится в плачевном состоянии и пло¬
хо приспособлен для работ с осетро¬
выми. Реальные возможности этого
завода позволяют ежегодно выращи¬
вать не более 50 тыс. мальков осетра.Рыбоводные пункты для сбора
осетровой икры есть лишь на Оби
(в районе плотины Новосибирской
ГЭС) и на р. Селенге (г. Улан-Удэ).
Рыбоводный пункт на р. Лене до сих
пор носит временный характер. Все
эти пункты не оснащены современ¬
ным садковым хозяйством, оборудо¬
ванием и не обеспечены производст¬
венным персоналом. Постройка же
рыбоводных пунктов или заводов в
районах Новосибирска, Ханты-Ман-
сийска или Тобольска даст сбор не
менее чем в 5 млн икринок. На р. Се¬
ленге при организации соответствую¬
щей производственной базы возмо¬
жен сбор 1—2 млн икринок осетра.
На Лене необходимо соорудить не
менее двух стационарных рыбовод¬
ных пунктов, что позволит ежегодно
получать 1,5—2 млн икринок.Осетр должен вернуть себе бы¬
лую славу в нашей стране. И мы, ра¬
ботники рыбного хозяйства, обязаны
помочь ему в этом.
Охрана природыАТЛАНТИЧЕСКИЙ ОСЕТРР. С. ШавердашвилиКандидат биологических наук
Грузинская научно-исследовательская рыбохозяйственнаястанция ВНИРОСреди сотен видов рыб, обитаю¬
щих в водах СССР, осетровые зани¬
мают особое место. Эти древние ры¬
бы с примитивной (с позиций сравни¬
тельной анатомии) организацией от¬
лично приспособлены к современным
условиям существования. Особенно
хорошо они прижились там, где им
удалось освоить кормовые возмож¬
ности солоноватых вод. Отличаются
они поздним половым созреванием,
но зато очень интенсивным ростом.Обычный русский осетр наших
южных морей созревает к 12—15 го¬
дам, достигая при этом веса 20—25 кг.
Белуга созревает еще позднее — в
16—18 лет, не вес ее превышает уже
100 кг. Каким ничтожным в свете
этих показателей кажется рост леща,
достигающего к 8—10 годам веса в
1 кг, или морского окуня, который в
15—16 лет весит 1,5 кг, или сельди,
вес которой к 6 году не превышает
300 г.Осетровые обладают огромной
плодовитостью. Икринок у них на¬
считывается от нескольких сот тысяч
(у осетра и севрюги) до нескольких
миллионов (у белуги).Все виды осетровых надежно за¬
щищены от хищников пятью рядами
костяных «жучек» — своеобразным
панцирем, в который молодь «зако¬
вывается» уже в первые месяцы
своей жизни. Поэтому с 3—4-месяч¬
ного возраста осетровым не страш¬
ны никакие враги. Им несвойствен
и «каннибализм», снижающий чис¬
ленность многих других видов рыб.
Однако огромная ценность осетро¬
вых и большая доступность их для
промыслв' особенно в речной пе¬
риод жизни, давно уже привели к
резкому сокращению их запасов во
всех районах обитания.Вокруг осетровых и их будущего
с некоторых пор ведутся острые
споры среди ихтиологов. Некоторыеученые придерживаются точки зре¬
ния, что осетровые обречены на
вымирание и человек не может со¬
хранить их запасы, поскольку они не
выдерживают конкуренции с кости¬
стыми рыбами, якобы более приспо¬
собленными к современным услови¬
ям существования. Создание гидро¬
электростанций на наших реках пре¬
градило доступ этим рыбам к
нерестилищам.Изучая осетровых и их взаимо¬
отношения с другими рыбами, про¬
фессор А. А. Шорыгин высказал
мысль о превращении наших южных
морей в «осетровые моря». Эту
идею горячо поддержал чл.-корр.
АН СССР Л. А. Зенкевич, который
выступил инициатором обогащения
бентоса Каспия средиземноморскими
видами, перенесенными туда из
Азовского моря. Поэтому, несмотря
на некоторое уменьшение площади
Каспия из-за снижения его уровня и
повышения его солености, это море
в кормовом отношении стало бога¬
че, чем раньше.Учеными Всесоюзного научно-
исследовательского института мор¬
ского рыбного хозяйства и океано¬
графии разработана программа соз¬
дания большого осетрового хозяйства
в наших южных морях, которая из¬
ложена в трех томах труда «Осет¬
ровые южных морей СССР». Разра¬
ботана биотехника их заводского
воспроизводства, проведены расчеты
кормности Азовского и Каспийского
морей. На Волге и Куре уже постро¬
ены рыбоводные заводы, выпускаю¬
щие десятки миллионов особей жиз¬
нестойкой осетровой молоди. И
самое замечательное, что уже сей¬
час, при относительно небольших
масштабах воспроизводства, в море
встречается много осетровби моло¬
ди. Пройдет некоторое время, . и
подросшая молодь станет предме¬том промысла, а на смену вылов¬
ленным взрослым белугам, осетрам
и севрюгам будут вновь и вновь
выпускаться миллионы экземпляров
осетровой молоди.Но все ли представители осет¬
ровых стали объектом заботы чело¬
века? К сожалению, нет. Плохо по¬
ставлено осетроводство на Азов¬
ском море, до сего времени нет
рыбозаводов на Черном море, на
реках Сибири, на Амуре.Незаслуженно забыт так называе¬
мый атлантический осетр, который в
прошлом, размножаясь в реках За¬
падной Европы и Северной Америки,
откармливался на просторах океана.
Он был многочислен в бассейне
Балтийского и Северного морей,
встречался у берегов Северной Аме¬
рики и даже Исландии, размножался
в Средиземном бассейне и в реках
Черного моря. Его отличительная
черта — способность переносить оке¬
аническую соленость в 35%oi в то
время как осетровые наших морей
переносят соленость лишь в 18—
20°/оо. изредка больше.Атлантический осетр в реках
Европы и Америки практически ист¬
реблен. Самый крупный атлантиче¬
ский осетр, пойманный в конце
прошлого столетия в Эльбе, весил
415 кг при длине в 5 м. На террито¬
рии СССР последнее стадо этой
разновидности осетровых сохрани¬
лось лишь в Черном море (река
Риони).Атлантический осетр очень быст¬
ро растет, гораздо быстрее обычно¬
го русского осетра: за 8—10 лет он
достигает 130—140 см длины и 20—
25 кг веса, тогда как русский осетр
в этом возрасте имеет длину всего100—110 см и вес 10—12 кг. В 1965 г.
в реке Риони мы неоднократно на¬
блюдали особей атлантического осет¬
ра длиной в 2 м и весом до 50 кг.
Охрена природы 81Атлантический осетрАтлантический осетр становится по¬
ловозрелым раньше русского осет¬
ра. Самцы его достигают полово-
эрелости в 7—9 лет, а самки в
®—14 лет.Сейчас нерестовое стадо ат¬
лантического осетра насчитывает
всего 200—300 экземпляров. Этого,
разумеется, мало для промыслового
лова, но достаточно для использо¬
вания его в качестве маточного по¬
головья при заводском воспроиз¬
водстве, Об этом свидетельствуют
следующие факты. Например, в Ру¬
мынии за 35 лет (1921—1956) пойма¬
ло только 100 кг атлантического осет¬
ра, тогда как в мае 1948 г. в р. Рио¬
ни на 710 крючьев шашковой само¬
ловной снасти было поймано 718 кг.
всего работало 10 000 крючьев.
В этом же месте и месяце в 1965 г.
-на такое же количество крючьеа при
контрольном лове, при неблагопри¬
ятных гидрометеорологических усло¬
виях, было добыто 213 кг уже отне¬
рестившегося атлантического осетра.
Среди общего числа осетровьх,
пойманных в апреле—-июне 1965 г.
е реке Риони и ее предустьевом
пространстве, атлантический осетр
составил 44,5%.Последнее стадо атлантического
осетра размножается в реке Риони,
«уда рыбы заходят весной до плоти¬
ны Рионской ГЭС. От моря эти нере¬
стилища находятся в 100—130 км.Атлантический осетр — хищник,
в Черном море он отлично обеспе¬
чен пищей, среди которой главное
место занимает хамса. Обычный рус¬
ский осетр — потребитель моллюс¬
ков— никогда не будет многочис пен¬
ным в Черном море, так как шельф
Черного моря крайне ограничен, а
бентос его небогат. Совершенно ины¬
ми рисуются перспективы увеличе¬
ния в Черном море численности ат¬
лантического осетра, где он будет
использовать запасы хамсы, шпрог»и других малоценных рыб. Кормо¬
вые ресурсы Черного моря позволя¬
ют при соответствующих масштабах
воспроизводства атлантического осет¬
ра ежегодно вылавливать несколько
десятков тысяч центнеров этой рыбы.
Названный вид может широко рас¬
селиться в Черном море, особенно
в северо-западной его части.По нашему мнению, атлантиче¬
ский осётр представляет большой
интерес и для Каспия, где он не
станет «конкурентом» русского осет¬
ра. В Каспийском море атлантический
осетр будет питаться преждэ всего
килькой, которой здесь хватит и для
белуги и для него. Имеются все ос¬
нования восстановить запасы атлан¬
тического осетра и в Балтийском
море, где раньше его было много.
На наш взгляд, нет никаких основа¬
ний против разведения атлантиче¬
ского осетра и в окраинных морях
нашего Дальнего Востока.Осуществление намечаемой нами
программы по воспроизводству ат¬
лантического осетра и предельноеиспользование возможных районов
его нагула может увеличить улов
осетровых в Советском Союзе на
многие десятки, а возможно, и сотн*
тысяч центнеров. Для решения этой
важной народнохозяйственной - зада¬
чи прежде всего необходимо сохра¬
нить стадо производителей атланти¬
ческого осетра в р. Риони, для чего
предустьевое пространство и саму
реку надо объявить заповедной зо¬
ной. Нужно разработать биотехнику
заводского воспроизводства атланти¬
ческого осетра с учетом его биоэко-
логических особенностей. Необходи¬
мо создать на Риони мощный рыбо¬
водный осетровый зааод. Hi базе
этого рыбоводного завода надо осу¬
ществить переброску жизнестойкой
молоди атлантического осетра и в
Каспийское, и в Балтийское моря, а
также ® моря Дальнего Востока.Внедрение атлантического осет¬
ра в осетровое хозяйство СССР име¬
ет огромные перспективы, которые
должны быть использованы на благо
нашей страны.
OS Экспедиции, путешествияВ ПОДЗЕМЕЛЬЯХ ТУРКМЕНИИ▲. Д. Базыкин
Н. Н. ВоронцовДоктор биологических наук
Е. ▲. ЛяпуноваКандидат биологических наук
Институт цитологии и генетики СО АН СССР
(Новосибирск)Давней мечтой у нас, зоологов,
было посетить Бахарденскую пеще¬
ру, где живет самая большая в Со¬
ветском Союзе колония летучих
мышей. И вот весной 1966 г., когда
Среднеазиатская экспедиция нашего
института занялась сравнительным
анализом хромосомных наборов
близких видов летучих мышей, для
чего нужно было периодически по¬
ставлять «живой материал», мы, на¬
конец, посетили эту пещеру. Много
часов мы провели также в глубокихОстроухая ночницаколодцах и подземных арыках (кяри¬
зах) — основных убежищах летучих
мышей на юге Туркмении.Из 37 видов летучих мышей, рас¬
пространенных в СССР, а Южной
Туркмении живет 17. Изрезанные
ущельями, выдувами, трещинами го¬
ры Копет-Дага дают приют многим
из этих видов. Умеренная влажность,
обилие убежищ и пищи (богатая юж¬
ная, а в долине реки Сумбара — суб¬
тропическая фауна насекомых) —
все это приводит к относительно
равномерному расселению летучих
мышей по центральной части горной
системы Туркмено-Хорасанских гор.Иная картина наблюдается на се¬
верных склонах Копет-Дага. От под¬
ножия гор до каракумских песков —
15—40 км. Подгорная равнина —
древнейший земледельческий оазис —
тянется узкой лентой вдоль под¬
ножия Копет-Дага, зажатая горами
с одной стороны, песками Караку¬
мов — с другой. В подгорной равни¬
не есть арыки, колодцы, артезиан-.
ские скважины, близ которых могут
жить или кормиться летучие мыши.
Этим зверькам необходим водопой.
Большая поверхность испарения, че¬
рез которую происходит охлажде¬
ние их тела во время полета, ведет
к повышенной потере воды. В раз¬
рушенных строениях — дувалах, мав¬
золеях могут жить лишь немногие
виды. Вот почему всюду, где есть
вода и хорошие убежища (а такоеФото Н. Воронцова.сочетание встречается нечасто), на¬
блюдается высокая концентрация
этих животных.В ПЕЩЕРЕСреди таких убежищ наиболее
известна Бахарденская пещера, рас¬
положенная в 10 км к югу от'разъ¬
езда № 39 железной дороги Ашха¬
бад — Красноводск, Пещера соеди¬
нена с внешним миром пятью от¬
верстиями. Нижнее из них, самое
большое, имеет в диаметре около
5—6 м и через него свободно
можно проникнуть в пещеру. Четыре
остальных расположены выше по
склону горы. Одно из них имеет
диаметр 2—2,5 м, три других — от0,7 до 1,5 м. Эти отверстия подобны
вертикальным колодцам и недоступ¬
ны без применения специального
снаряжения.Бахарденская пещера тянется
примерно на 250—300 м и состоит
из четырех залов. Первый из них
частично освещен падающим через
основной вход светом; второй^ тре¬
тий и четвертый тонут во мраке.
Высота залов пещеры достигает
20 м, ширина — 50, ее объем опре¬
делен А. П. Куэякиным в 100 000 мэ.
На дне пещеры расположено теплое
озеро Коу. В конце апреля и в мае
вода в этом озере имеет температу¬
ру 37° С. Эта огромная ванна серо¬
водородной воды протянулась на
70 м, глубина достигает 16 м. Высо¬
кая температура воздуха и постоян¬
ная влажность благоприятствуют
Экспедиции, путешествияСхематический разрез Бахарденской пещеры. На дне ее расположено теплое сероводородное озеро Коу. Черным
показаны места концентрации летучих мышей. Около 11 500 зверьков висят на неприступных сводах пещерынад озером Коуобитанию здесь летучих мышей. На
своде зала над озером держится
■компактная многотысячная колония
летучих мышей, в других местах пе-
ицеры животные более рассредото¬
чены (см. рис.). В третьем зале посе¬
лилась сравнительно небольшая ко¬
лония длиннокрылое: около 100—
200 особей. Здесь же почти верти¬
кально вверх от свода пещеры идут
трубообраэные карстовые колодцы,
высотой до 10—12 м, в которых на¬
капливаются теплые испарения от
озера. Тут-то и спят подковоносы,
висящие на некотором расстоянии
друг от друга.Основной вылет летучих мышей
идет через второе по величине от¬
верстие. Нам удалось провести их
учет....Солнце село за гору в 19 час.47 мин.; первый зверек вылетел в
20 час. 20 мин. Начиная с 20 час.
46 мин. через отверстия ежеминутно
вылетали сотни зверьков; максиму¬
ма вылет достиг в 20 час. 59 мин.,
когда через одно отверстие вылете¬
ло за минуту 600—800 летучих мы¬
шей. Затем интенсивность вылета
заметно упала.Летучие мыши возвращались в
пещеру через нижнее (большое) от¬
верстие. Одностороннее движение
осуществлялось со всей строгостью;
зверьки вылетали лишь через верх¬
ние отверстия, а возвращались в пе¬
щеру через нижнее. В 23 часа через
верхнее (второе по величине) отвер¬
стие вылетела 51 летучая мышь, а в
нижнее (основное) отверстие влетел
за минуту 71 зверек.Бахарденскую пещеру населяет5	видов летучих мышей: длиннокры¬
лы (Miniopterus schreibersii), остро¬
ухие ночницы (Myotis oxygnathus),
большие подковоносы (Rhinolophus
ferrumequinum), южные подковоносы
(Rh. euryale) и подковонос Блазиуса
(Rh. blasii). Последние два вида не¬
многочисленны. Больше всего здесь
длиннокрылое. Однако бытующее в
нашей литературе 1 представление о
том, что в Бахарденской пещере жи¬
вет 40 000 длиннокрылое, наверняка
устарело. По данным нашего учета
(см. рис.), в мае 1966 г. в пещере жи¬
ло около 12 000 летучих мышей; к се¬1 А. П. Куэякин. Летучие мыши.
1950, стр. 292—295; Н. А. Бобринский,
Б. А. Кузнецов, А. П. Кузякин. Опре¬
делитель млекопитающих СССР,
1965, стр. 97—987.
Экспедиции, путешествияЧерез это отверстие
идёт основной 8ьглетL*'Основной Зход,
через который
идет влётВходные отверстия, ведущие в Бахарденскую пещеру. Через правое
отверстие идет основной вылет летучих мышей, через нижнее — влетредине лета это количеств могло
возрасти не более чем до 18 000—
20 ООО особей. Можно предположить,
что за истекшие 30 лет после под¬
счета А. П. Куэякина численность
летучих мышей из-за регулярного
посещения пещеры людьми сократи¬
лась. Среди отловленных нами 224
зверьков оказалось 149 длиннокры¬
лое, 41 остроухая ночница, 27 боль¬
ших подковоносов, 5 подковоносов
Блазиуса и 2 южных подковоноса.Пробный лов сетью показал чет¬
кие различия в сроках вылета у
разных видов летучих мышей. В
течение первых 20 минут летят ис¬
ключительно подковоносы, затем на¬
чинается массовый вылет длинно¬
крылое, продолжающийся около 30—
35 минут. Лишь после того как вы¬
летит основная масса маленьких, юр¬
ких длиннокрылое, у отверстия на¬
чинают появляться гигантские остро¬
ухие ночницы. Эти великаны (размах
их крыльев достигает 52—54 см) вы¬
летают из пещеры последними.Основные дневки летучих мы¬
шей в Бахарденской пещере распо¬
ложены на потолке над теплым озе¬
ром Коу и близ соединения верти¬кальной стены, вздымающейся над
этим озером, со сводом пещеры.
Добраться до этих тысячных скопле¬
ний летучих мышей невозможно.
Свет яркого фонаря почти не ос¬
вещает зверьков, лепящихся на вы¬
соте 20—25 м, и лишь писк потре¬
воженных животных выдает при¬
сутствие многотысячной, самой боль¬
шой в Союзе и одной из крупнейших
в мире, колонии летучих мышей.Бахарденская пещера часто по¬
сещается экскурсантами и местными
жителями. По мнению аборигенов,
воды сероводородного озера Коу
целебны, и сюда нередко спускаются,
на омовение и молебен старые турк¬
мены. У входа в пещеру заезжие
шоферы обычно оставляют ведра с
мазутом. Нефтяными Факелами про¬
копчены своды пещеры. Все это
мешает спокойному существованию
летучих мышей. Во многих местах
пещеры нога тонет в помете (толщи¬
на его слоя достигает 80—100 см), но
самих летучих мышей там->уже нет.
Говорить о несомненной пользе, при¬
носимой этими животными, здесь
нечего — она общеизвестна. Летучие
мыши Бахарденской пещеры уничто¬жают ежедневно около 60 иг насеко¬
мых (за весенне-летний сезон — око¬
ло 12—15 т)( защищая от вредителе»
значительные площади оазисов. По¬
этому совершенно необходимо при¬
нять меры по охране Бахарденской
пещеры.В ПОДЗЕМНЫХ АРЫКАХС древнейших времен земле¬
дельцы Южной Туркмении отводят
воды от гор к оазисам по подзем¬
ным арыкам — кяризам. Кяриз —
сложная система сооружений; начи¬
нается она у подножия гор. По во¬
доупорному слою вырублен тоннель,
сообщающийся с внешним миром
системой колодцев. От одного ко¬
лодца до другого — от 15 до 40 м.
Заброшенные и ныне действующие
кяризы весьма распространены в
подгорной прикопетдагской равнине
между Геок-Тепе и Арчманом.Наш проводник указал нам нэ
один из кяризов близ селения Дов-
лета, где постоянно держатся лету¬
чие мыши. По веревке спускаемся
в выложенный камнем колодец. Чего
только там не встретишь! Не раз на¬
ходили мы выползки кобры. Перспек¬
тива встречи с ней в темной и узкой
трубе мало привлекательна... Вне¬
запно что-то зашуршало. Спокойно,
это каспийский геккон (Gymnodacty-
lus caspius) — обычный житель колод¬
цев, кяризов и других подземелий,
где он прячется от палящего зноя.
Спускаемся дальше: колодец посте¬
пенно расширяется, на дне его течет
быстрый поток прохладной горной
воды. В чистых водах кяризов неред¬
ко можно встретить довольно круп¬
ных восточных пресноводных крабов
(Polamon poiamios). В уступах и нишах
колодцев гнездятся голуби.В небольшой пещерке, через ко¬
торую строители по наклонному хо¬
ду -выбрасывали на поверхность зем¬
лю, мы обнаружили колонию боль¬
ших подковоносов, а на расстоянии
100—150 м от нее, в другой такой
же нише, мы нашли второе поселе¬
ние больших подковоносов. Среди
них встречались отдельные особи
близкого к ним вида — бухарского
подковоноса (Rhinoiophus eocharicus).
На своде кяриза над большим кам¬
нем мы нашли немногочисленную
колонию (40—50 особей) трехцвет¬
ных ночниц (Myotis emarginatus).
Экспедиции, путешествия 9®Схема расположения колонии больших подковоносов в подземном арыке — кяризе (продольный разрез)ПОЛОВОЙ ПАРАДОКСМногое в жизни летучих мышей
остается загадкой для исследовате¬
лей. Одна из таких загадок—резкие
отклонения от обычного соотношения
полов 1:1. Нередко обнаруживаются
однополые колонии, причем расстоя¬
ния от самцовых до самочьих коло¬
ний составляет сотни километров. Но
это не «монастыри» — большинство
самок ежегодно рожает детенышей.Среди 149 длиннокрылое, добы¬
тых в Бахарденской пещере, было
104 самца и лишь 45 самок. Интерес¬
но, что К. К. Флеров 1 среди длин¬
нокрылое в пещерах Карадага
(Крым) обнаружил обратное соотно¬
шение полов: 1 самец на 20 самок.Строим красивую и убедитель¬
ную гипотезу: в мае в период раз¬
множения беременные самки длинно-1 К. К. Флеров. О фауне млекопи¬
тающих Карадага (Крым), Ежегодн.
Зоол. музея АН СССР, т. 30, стр. 371 —
404.крылов менее активны, нежели сам¬
цы. Но в той же Бахарденской пеще¬
ре в тот же сезон среди 41 остро¬
ухой ночницы оказалось 7 самцов и
34 самки. Трудно предположить, что
у одного вида летучих мышей в пе¬
риод беременности самки повышенно
активны, а у другого — наоборот. От
красивой и убедительной гипотезы не
остается и следа. Среди семи боль¬
ших подковоносов из Бахарденской
пещеры не оказалось ни одного сам¬
ца. Среди 148 больших подковоносов,
добытых в кяризе, было 3 самца и
145 самок. Наконец среди 15 трех¬
цветных ночниц, добытых в кяризе,
оказалось 14 самок и 1 самец! Лишь
у двух редких, быть может не коло¬
ниальных, видов летучих мышей ока¬
залось обычное соотношение полов:
у подковоноса Блаэиуса и у южного
подковоноса.Отклонения от нормального со¬
отношения полов трудно объяснить
и преимущественной гибелью одногоиз полов, так как летучие мыши —
долгожители.РАЗМНОЖЕНИЕБольшинство летучих мышей при¬
носит в год по одному или по два
детеныша. Среди 45 самок длинно¬
крылое, добытых с 30 апреля по4	мая, было 9 холостых и 34 бере¬
менных. У всех беременных самок
было в матке по одному эмбриону
длиной от 10 до 18 мм. Среди 100 са¬
мок большого подковоноса, добытых
в кяризе 5 и 25 мая, было .9 холо¬
стых, 72 беременных и 19 родивших.
Среди 7 самок того же вида, добы¬
тых в Бахарденской пещере 4 мая,
была 1 холостая и 6 беременных.
Среди всех беременных самок боль¬
шого подковоноса лишь одна, добы¬
тая 30 апреля, имела четырех слабо¬
развитых эмбрионов длиной в 2 мм,
все остальные 78 самок имели по од¬
ному эмбриону.
•6 Экспедиции, путешествияРоды у подковоносов происходят
в течение мая. 5 мая были добыты
в кяризе две только что родившие
самки, 25 мая там же были добыты
пять самок, каждая из которых несла
на себе по одному детенышу. В то
же время среди 24 добытых в этот
день самок 10 были беременные
(размер эмбрионов от 36 до 49 мм).У самки, пойманной 5 мая, 8 мая в
неволе родился детеныш. Детенышей
самки носят во время полета на гру¬
ди.О	размножении трех других ви¬
дов подковоносов нам удалось со¬
брать лишь отрывочные сведения. У
самки бухарского подковоноса, до¬
бытой в кяризе 5 мая, был один эм¬
брион длиной в 6 мм (у большинства
самок большого подковоноса, добы¬
тых в тот же день в этой колонии,
эмбрионы имели длину 20—22 мм).Эмбрион самки бухарского подково¬
носа, пойманной там же 10 мая, имел
в длину 18 мм. Самка южного под¬
ковоноса, добытая в Бахарденской
пещере 10 мая, .имела одного эмбри¬
она длиной в 17 мм.Как видно из приведенных дан¬
ных, число эмбрионов и молодых
весьма постоянно для каждого вида.Исключения встречаются редко.Среди 34 самок остроухой ноч¬
ницы, добытых с 4 по 25 мая, пять
не принимало участия в размноже¬
нии. Роды у этого вида в Бахарден¬
ской пещере проходят с 4 по 10 мая.Следует подчеркнуть, что у всех
изученных видов летучих мышей сре¬
ди новорожденных наблюдалось
обычное соотношение полов (1 : 1).Придет осень, и опустеют Бахар-
денская пещера, колодцы, кяризы и
чердаки. Куда отлетают рукокрылые
на зимовку? Летят ли они поодиноч¬
ке или стаями? Молодые вместе совзрослыми или порознь? Каждый вид?	Данные учета вылета летучих мышеи из Бахарденской' пещеры всамостоятельно или вместе	1937 г. (пунктир) и в 1966 г. (сплошная линия). Стрелками обозначеныпока остается неизвестным.	максимумы вылета подковоносов, длиннокрылое, остроухих ночниц
История науки ®7ВАСИЛИЙ ПАВЛОВИЧ
ВАСИЛЬЕВК 150-летию со дня рождения
▲. ▲. КрушинскаяМоскваВ Ленинграде, на Набережной лейтенанта Шмидта,
в доме Академии наук, висят мемориальные доски жив¬
ших здесь выдающихся ученых. Таких досок 25. Среди
имен В. И. Вернадского, А. П. Карпинского, И. П. Пав¬
лова, А. Е. Ферсмана и других вычеканено и имя моего
деда: «Академик В. П. Васильев (1818—1900 гг.)—круп¬
нейший русский китаевед». Талантливый ученый, он из¬
вестен как замечательный знаток географии Китая, в
изучение которой им внесен большой вклад, как вы¬
дающийся специалист по буддизму и восточным
языкам.Выходец из малоимущей семьи, мой дед окончил
начальное училище в Нижнем Новгороде, а затем
Нижегородскую гимназию. В это время умер его отец,
и деду в течение двух лет пришлось давать частные
уроки. Шестнадцати лет он поступил в Казанский уни¬
верситет, на восточное отделение филологического фа¬
культета, на кафедру монгольского языка, которой ру¬
ководил проф. О. М. Ковалевский.В 1837 г. Васильев окончил университет, получил
звание кандидата монгольской словесности. В течение
двух лет он занимался изучением буддизма по мон¬
гольским источникам, которые имелись в Казанском
университете. В 1839 г. защитил диссертацию на степень
магистра: «Об основаниях буддийской философии» ’.5	января 1840 г. Васильев выехал в Китай, где про¬
жил более девяти лет. В Китае он изучил обширнейшие
материалы по буддизму в этой стране, а также в Тибе¬
те и Индии. В. П. Васильев считал своей задачей не
только ознакомление и изучение китайских, тибетских,
индийских классиков, но и приобретение рукописей
для отправки их в Россию.В 1850 г. Васильев вернулся из Китая глубоко эру¬
дированным востоковедом, с обширными планами своих
дальнейших научных работ и с большим количеством
переведенных им китайских рукописей, и вскоре же за¬
нял должность ординарного профессора по китайской
и маньчжурской словесности в Казанском университете.В' 1855 г. вместе с другими профессорами Васильев
переехал в Петербург, где в университете было сосре¬
доточено тогда преподавание восточных языков. Он1 Хранится в Архиве АН СССР.занял кафедру китайской и маньчжурской словесности
и сразу обратил на себя внимание. Аудитория его всег¬
да была переполнена. Характерная черта В. П. Василь¬
ева— его горячая любовь к студентам, стремление раз¬
вить у них интерес к научной работе и уважение к
народам, которые им предстоит изучать. Сам трудо¬
любивый с детства, он высоко ценил трудолюбие сту¬
дентов.В. П. Васильев принимал деятельное участие в жиз¬
ни восточного факультета, деканом которого состоял
в течение многих лет (с 1878 по 1893 гг.). Он предлагал
расширить программу преподаваемых предметов, вклю¬
чив такие языки, как японский, тибетский, корейский и
хинди. В. П. Васильев поднял вопрос о специализации,
стремясь к повышению квалификации преподавателей.
При этом он исходил из того, что востоковедение, в
частности китаеведение, как наука, все более расширя¬
ется и углубляется, и что материалы здесь неисчерпае¬
мы. В. П. Васильев выступал как главный инициатор из¬
дания факультетом периодического журнала — «Азиат¬
ское обозрение», посвященного странам Азии. Он при¬
нимал активное участие в Совете университета по
вопросам, связанным с улучшением преподавания, с
реорганизацией факультетов и т. д.Первыми трудами В. П. Васильева, обратившими на
него внимание зарубежных ориенталистов, были ком¬
ментированные списки документальных изданий по буд¬
дизму, находящихся в книгохранилищах Казани и Пе¬
тербурга. Эти списки отличались глубоким критическим
анализом каждого сочинения по буддизму в Китае,
Тибете и Индии. Указанные им ценнейшие и редчайшие
издания оказались совершенно неизвестными европей¬
ским ориенталистам, даже тем, которые специально
изучали буддизм.В 1857 г. вышел капитальный труд В. П. Васильева —
«Буддизм, его догматы, история и литература. Часть I.
Общее обозрение» (СПб., Акад. наук, 1857), переведен¬
ный на немецкий и французский языки. В Западной
Европе появление первой части «Буддизма» было встре¬
чено с громадным интересом. Крупнейшие ориентали¬
сты в своих многочисленных отзывах и рецензиях дава¬
ли самую высокую оценку труду Васильева.7 Природа. MS 3
98 История наукиВасилий Павлович ВасильевВ 1866 г, русские академики, выдвигая кандидатуру
Васильева в члены-корреспонденты Российской Акаде¬
мии наук, составили особую записку, в которой указы¬
вали на мировую известность Васильева и приводили от¬
зывы иностранных ученых о нем. 11 января 1886 г.
В. П. Васильев избирается действительным членом Ака¬
демии наук.В разностороннем творчестве Васильева особое ме¬
сто занимают его географические труды. В издаваемых
им китайских хрестоматиях исторические сведения до¬
полняются очерками по географии Китая. В «Очерке
истории китайской литературы», например, Васильев
дает критический обзор важнейших сочинений по гео¬
графии '. Еще в Пекине Васильев издал большую карту
Китая на китайском языке. Он с большой тщательностью
составил исторические карты древнего Китая.В 1852 г. появилась статья В. П. Васильева «Цент¬
ральная Азия и главные хребты гор в китайских владе-1	Этот «Очерк» напечатан в кн.: «Всеобщая история
литературы» под ред. В. Ф. Корша. СПб., тип. М. М.
Стасюлевича, 1880, стр. 426—588. Второе изд. «Очерка»
вышло в 1885 г.ниях» '. В этой небольшой по объему, но капитальной
статье дано определение Центральной Азии как «страны
спертых вод, окруженной со всех сторон системами рек
и озер, доходящими до океанов». В. В. Бартольд 2, вы¬
ступая на торжественном заседании Российской Акаде¬
мии наук, посвященном столетию со дня рождения
Васильева, указывает, что даже в русской научной ли¬
тературе приоритет такого определения приписывается
Рихтхофену, несмотря на то, что оно было дано рус¬
ским ученым за 25 лет до появления трудов немецкого
ученого.В 1857 г. были напечатаны вместе две статьи В, П,
Васильева: «Описание Маньчжурии» и «Записки о Нин-
гуте». В них, наряду с географическими данными, сооб¬
щены сведения о городах, крепостях и о самом насе¬
лении этого кр-ая (Отд. оттиск. СПб., 1857, 109 стр.).
В том же году появляется статья В. П. Васильева «Опи¬
сание больших рек, впадающих в Амур» 3.Представляет интерес небольшая статья В. П. Ва¬
сильева «О существовании огнедышащей горы в Мань¬
чжурии» 4. Для этой статьи Васильев использовал разно¬
го рода источники (вплоть до записок очевидцев) и,
сопоставляя их, сумел дать яркую картину извержения.
П. П. Семенов-Тян-Шанский высоко оценил указанную
статью. Он писал: «Бесспорно, открытие столь несом¬
ненно действовавшего в исторические времена вулка¬
на... есть важнейшее из физико-географических откры¬
тий в последнюю четверть столетия в Маньчжурии».Известный немецкий географ Карл Риттер в своем
капительном труде, посвященном Азии 5, использовал
рукописи В. П. Васильева и вышеуказанную статью.Л. С. Берг в, ознакомившись с мнением П. П. Семено¬
ва, упоминает Васильева как первого ученого, который
нашел точные сведения о вулканической области Уюн-
Холдонги в Северо-Западной Маньчжурии.В 1852 г. В. П. Васильев был избран действительным
членом Русского географического общества, а а годы
1882—1887 состоял членом Совета этого общества. Он
состоял также членом таких обществ, как Русское ар¬
хеологическое и Русское этнографическое.В 1870 г. В, П. Васильеву была присуждена высшая
награда Русского географического общества —■ Констан-
тиновская медаль «за его труды по буддизму и за пре¬
восходные исследования по китайским источникам гео¬
графии Азии».С Географическим обществом Васильев был тесно
связан в течение своей многолетней научной деятельно-1	«Журн. Мин. нар. проев.», 1852, ч. 73, отд. II, стр.
117—132.2	В. В. Бартольд. Столетие со дня рождения ака¬
демика В. П. Васильева. «Изв, Рос. Анад. наук». 6 се¬
рия, Пг„ 1918, № 7, стр. 553,3	«Вестник Русск. географ, о-ва», 1857, ч. 19, № 2,
стр. 109—125; 1858, ч. 23, № 5, стр. 25—36. Резюме на
франц. языке вышло в 1859 г.4	«Вестник Русск. географ, о-ва», 1855, ч. 15, стр. 31 —36.5	Г>^П. Семенов перевел часть труда Риттера на рус¬
ский язык. Эта часть вышла под заглавием «Землеве¬
дение Азии» К. Риттера, т. 1, СПб., 1856, стр. 217—232.6	Л. С. Берг, Всесоюзное географическое общество
за 100 лет. Изд-во АН СССР, 1946, стр. 65.
История науки в©сти, уделяя много внимания научным экспедициям рус¬
ских ученых. В конце 80-х годов Русское географическое
общество организовало экспедицию в верховье реки
Орхона, которая обнаружила остатки города, дворца и
памятников с трехъязычными надписями. Васильев рас¬
шифровал некоторые надписи и дал несколько перево¬
дов Следует упомянуть также о его переводе с ти¬
бетского языка сочинения Маньчжул-Хутухты «Геогра¬
фия Тибета» 2.Заканчивая краткий обзор географических работ
В. П. Васильева, укажем интересные сведения, которые
он дает о реке Тарим. «У китайцев,— пишет он,— с
древнего времени существует поверье, что эта река
(Торим) есть не что иное, как верхнее течение их реки
Хуанхэ...». «Говорят,— продолжает автор,— что эта река
прежде протекала по середине Монголии и впадала в
Восточный океан, но так как случилось, что китайцы и
товгарцы проводили из нее каналы для орошения, то
вода пресеклась. На это мнение... желательно было бы
обратить внимание будущих путешественников» 3.В.	П, Васильев высказал такое же предположениео	реках Средней Азии, которые в древние времена со¬
ставляли единую водную систему реки Сыр-Дарьи и
являлись ее притоками4.В.	П. Васильев не был узким педантом, погружен¬
ным только в «свою» науку, он был публицистом, поли¬
тиком, зорко следившим за тем, что творится на Во¬
стоке и в Западной Европе.Вместе с И. П. Минаевым, В. В. Радловым, И. Я. Фой-
ницким, Д. Н. Анучиным и другими В. П. Васильев сот¬
рудничал в прогрессивной газете «Восточное обозрение»,
выходившей с 1882 г. в Петербурге, которая неодно¬
кратно подвергалась административным взысканиям и
привлечениям к суду ее издателя. Предъявлялось обви¬
нение в том, что газета «старается... изображать в край¬
не неблагоприятном свете деятельность сибирской ад¬
министрации». А в действительности газета стремилась
дать по возможности правдивую картину жизни Во¬
стока.Васильев видел убогость русской жизни, в особен¬
ности тяжелое положение крестьян. В 1873 г., отрываясь
от научных трудов, Васильев пишет своего рода пам¬
флет: «Современные вопросы»5, уничтоженный цензу¬
рой (один экземпляр хранится в семейном архиве).Жизненный путь Васильева был тяжел. Он был же¬
нат на дочери ректора Казанского университета Ивана
Михайловича Симонова, известного астронома, совер¬1	См. «Сборник трудов Орхонской экспедиции», т.
Ill, СПб., 1897.2	Описание путешествия Хутухта из Тибета в Китай
частично через Индию и Непал. Приведены данные о
Гималайских хребтах, о реках и озерах, о климате и т. п.
СПб., Акад. наук, 1895, II + 95 стр.3	В. П. Васильев. География Тибета, СПб, 1895, стр.6,	примечание 1.4	Оиерки по истории русского востоковедения. Сбор¬
ник II, М., 1956, стр. 300^301.5	С.-Петербург. Типогр. Тушнова, 1873, 174 стр. Вто¬
рое, сокр. издание вышло в 1878 г. под названием:
«Три вопроса. I) Улучшенное устройство сельской об¬
щины; II) Ассигнации — деньги; III) Чему и как учиться?»,
СПб., 1878, III + 156 стр.шившего вместе с Беллинсгаузеном и Лазаревым пер¬
вое русское путешествие в Антарктику (1819—1821). Он
рано потерял жену, оставившую ему семерых детей.Научная деятельность Васильева была высоко оце¬
нена еще при его жизни. По случаю празднования юби¬
лея его 50-летней научно-педагогической деятельно¬
сти Васильев был единогласно избран почетным членом
Петербургского университета. Совет Казанского универ¬
ситета единогласно избрал почетным членом В. П. Ва¬
сильева — «ориенталиста, известного всему цивилизо¬
ванному миру России, Европы, Азии». Русское геогра¬
фическое общество, а также Археологическое и Этно¬
графическое избрали его своим почетным членом.Молодая Советская власть отметила столетие со
дня рождения Васильева. На торжественном заседании
Академии наук академик С. Ф. Ольденбург *, указав,
что имя Васильева «навсегда занесено в историю науки»,
подчеркнул в то же время, что «самое ценное из работ
Васильева не увидело света, и притом не по его вине».♦Мои первые воспоминания о деде связаны с празд¬
нованием пятидесятилетия его научно-педагогической
деятельности 16 июня 1887 г. Мне было тогда пять с1 Столетие со дня рождения академика В. П. Василь¬
ева. «Известия Российской Академии наук», 6 серия,
1918, Петроград, № 7, стр. 531—566.Ученики академика В. П. Васильева. Слева направо'.
А. И. Иванов, В. М. Алексеев, М. Т. Григорьев7*
lOO История наукиполовиной лет. В этот знаменательный день съехались
все сыновья и дочери со своими детьми, за исключе¬
нием Николая — политического эмигранта. Когда деле¬
гация ученых, прибывшая поздравить деда, собралась
уезжать, дед попросил привести всех внуков; ему хо¬
телось показать нас приехавшим ученым. Он никогда
нас не целовал, но нежно гладил по головке и всегда
находил какие-то приветливые слова для каждого из
нас.В мае 1893 г. дед приехал в Каинки'. Помню, как
моя мать постучала в дверь дедушкиной комнаты.
Дверь отворилась, и вышел дед. Как же он изменился
по сравнению с торжественным, «юбилейным» дедом!
Теперь это был совсем старый, небольшого роста чело¬
век в халате, с серебряными вьющимися волосами. По¬
целовался с матерью, погладил нас, детей. Я была его
крестница, и он всегда напоминал мне об этом.Жизнь в Каинках шла по определенному установ¬
ленному порядку, применительно к привычкам деда. Он
сам всегда заводил в столовой часы: утром от 8 до 9
пили чай. Сидел он всегда на определенном месте — в
углу на диване, иногда глубоко задумавшись. Курил из
большой трубки. Когда доктора запретили ему курение
табака, то мы собирали ему крапиву, сушили ее на солн¬
це, растирали руками и набивали гильзы. Дед был до¬
волен, когда видел, что мы исполняем эту работу. При¬
выкший с детства к труду, дед не любил, когда мы иг¬
рали в крокет. Он это называл «катать шары».Обстановка в его комнате была очень проста: у
окна письменный стол, кресло, но он им не пользовал¬
ся. Писал он своим мелким почерком всегда стоя у
конторки. Простая железная кровать, полки с книгами
и рукописями — вот и вся обстановка.Работал он целый день, лишь с небольшими пере¬
рывами. Если же от стояния у него начинала болеть по¬
ясница, он иногда ложился на кровать, просил кого-
нибудь из нас «поколотить его поясницу» особым при¬
способлением с длинными упругими «пальцами», при¬
крепленными к рукоятке.В 12 часов Ьыл завтрак. Дед ел очень мало. Ему
приготовлялась особая каша из смоленской крупы,
которой он угощал нас. Выпивал немного черного до¬
машнего пива, разбавленного медом. После завтрака
опять стоял у конторки и писал до обеда, который был
в пятом часу. После обеда дед совершал небольшую
прогулку на лошадях. Эти поездки были ему необхо¬
димы потому, что он целый день проводил в комнате,
нередко — с закрытым окном. Мы, внуки, и кто-нибудь
из старших сопровождали его.После прогулки дед опять работал около своей
конторки. В 8 часов вечера пили чай. Мы любили этот
вечерний час, так как дедушка вспоминал о своем дет¬
стве: как по субботам секли детей, или рассказывал о
своей поездке в Китай. К чаю приходил обычно старик-
крестьянин Степан Семенович, дед очень ценил его.
Начинались сельскохозяйственные беседы. Дед часто
сравнивал нашу обработку земли с китайской.1	Каинки — село Свияжского уезда Казанской губ.
(ныне Татарская АССР). Здесь находилось небольшое
имение, подаренное И. М. Симоновым своей дочери,
когда она выходила замуж за В. П. Васильева.В 9 часов дед уходил к себе. Мы иногда загляды¬
вали в щели ставень его окна и видели, что при двух
свечах он опять стоит у своей конторки и что-то пишет
или просматривает написанное.Иногда установленный дедом порядок нарушался
приездом моей матери. Дед любил поговорить с ней,
хорошо образованной женщиной, обладавшей прекрас¬
ной памятью. У них было много общих родных и знако¬
мых. Отец моей матери П. П. Максимович 1 был братом
жены И. М. Симонова, на дочери которого был женат
дед. В беседах часто упоминался дед моей матери,
Андрей Хлебников: он был штурманом на шлюпе
«Диана», на которой под начальством В. М. Головнина
было совершено необыкновенное путешествие (1807—
1813) русскими моряками, отправленными «для геогра¬
фических Открытий и описей в северной части Великого
океана».Ясно помню приезды моего отца и его разговоры
с дедом. С увлечением рассказывал отец о своей дея¬
тельности по распространению идей Н. И. Лобачевско¬
го 2. Дедушка с интересом слушал сообщения моего
отца. Лобачевского он знал как ректора Казанского
университета, при нем был принят в университет, при
нем же был отправлен в Китай. Отец избегал говорить
с дедом о политике, особенно о Востоке, так как этот
вопрос возбуждал деда, и он начинал ругать Англию и
ее агрессию, употребляя даже нецензурные выражения.Шли годы, и детская любовь к деду сменилась глу¬
боким уважением и пониманием особой, только ему
присущей мудрости....В 20-х числах апреля 1900 г. отец получил в Ка¬
зани телеграмму, что у деда двустороннее воспаление
легких. Отец срочно выехал в Петербург. 27 апреля
пришла телеграмма, извещающая о кончине дедушки
и о том, что он будет похоронен в Каинках. Мы выехали
из Казани в Каинки.Хорошо помню, как долго и томительно ждали
мы на берегу Свияги и, наконец, в бинокль увидели
две лодки. В одной стоял гроб, в другой лодке лежали
венки: от Академии наук, Университета, ученых об¬
ществ и от частных лиц — много было венков. Похоро¬
нили деда в той могиле, где лежала его жена, моя ба¬
бушка.Дед был глубоколюбящим человеком. Трогательно
было его отношение к проф. О. М. Ковалевскому, свое¬
му наставнику и другу. Глубокая многолетняя дружба
связывала деда с П. П. Семеновым-Тян-Шанским, И. П.
Минаевым и ближайшим его учеником А. О. Иванов¬
ским. Своих учеников он любил не меньше, заботилсяоб	их успехах в науке и материальном положении. И
они отвечали ему тем же.1	П. П. Максимович был горячим проповедником
женского образования. См. журналы: «Образование»,
1892, № 11 и «Ученые записки Калининского гос. пед.
ин-та», т. X, вып. 2, Калинин, 1946, стр. 3—31.2	Мой отец—А. В. Васильев — был первым биогра¬
фом ~Н. И. Лобачевского, инициатором международной
подписки для образования фонда, предназначенного для
премий за лучшие работы по математике, связанные с
трудами Лобачевского. В 1896 г. при открытии памят¬
ника Лобачевскому отец выступил с речью о значении
деятельности Лобачевского для Казанского университета.
Заметки, наблюдения 101ГОРНЫЙ ОБВАЛ В КРЫМУНа пути из Симферополя в Алу¬
шту при спуске с перевала, слева
от шоссе, видны живописные скло¬
ны горной гряды Демерджи. На за¬
падном склоне хорошо просматрива¬
ется хаотическое нагромождение
больших каменных глыб, образовав¬
шееся в результате огромного обва¬
ла более 70 лет назад. По этому по¬
воду известный геолог и крымовед
Н. А. Головкинский в своем «Путе¬
водителе по Крыму», изданном в
Симферополе в 1894 г., писал: «Зна¬
чительный обвал... совершился око¬
ло полдня 4 апреля 1894 года; об¬
ломок скалы в 25—30 кубических
сажен величиною разрушил 4 дома,
и не обошлось без жертв: погибла
женщина и ребенок, а две девочки,
засыпанные остатками дома, были
спасены поспешною раскопкой; дру¬
гие обитатели разрушенных домов,
к счастью, находились на работе
вне жйпищ...». Это событие застави¬
ло деревню Демерджи, которая те¬
перь носит название Лучистое, пе¬
реместиться на расстояние около
2 км, в менее опасное место.Рис. 1. Упавшая при обвале двухсот¬
тонная глыба30 августа 1966 г. около 7 ча¬
сов вечера в районе старого обвала
Демерджи произошел новый доволь¬
но значительный обвал, на кото¬
рый прежде всех обратили внима¬
ние жители села Лучистого, а так¬
же сейсмическая станция «Алушта»,
находящаяся в 8 км. По рассказу
очевидцев (в тот момент они были
в 300 м от места происшествия),
вначале была замечена мелкая
осыпь грунта, а затем последовало
падение отдельных каменных глыб
объемом до 50—100 м3 каждая. Они
валились с высоты более 100 м с
гулом и грохотом, подпрыгивая, ру¬
ша и увлекая то, что находилось на
пути лавины. Облако пыли быстро
поднялось до вершины Демерджи и
скрыло от глаз детали дальнейшей
картины. Раскатистый звук обвала
напоминал сильный взрыв.Обследование места обвала пред¬
ставило нам следующую картину.
В верхней части склона вырисова¬
лось начало обвала в виде желто¬
ватого пятна обнаженных пород,
ниже которого хорошо был виден
след лавины в форме широкой се¬
рой полосы раздробленных конгло¬
мератов, покрытых еще не трону¬
той дождями пылью. С горы сме¬
стилась довольно большая масса,
отдельные глыбы которой достига¬
ли 8—10 м в поперечнике при весе в
200—300 г. К счастью, вся эта ла¬
вина оказалась задержанной барь¬
ером из огромных камней старого
катастрофического обвала у под¬
ножия вблизи садов. Мы насчита¬
ли 12 наиболее крупных новых
упавших глыб, общую массу кото¬
рых можно оценить в 2500 г (рис. 1).Удары при обвале были на¬
столько сильны, что приобрели ха¬
рактер своеобразного небольшого
обвального землетрясения и возбу¬
дили упругие сейсмические волны.
30 августа в 18 час. 52 мин. москов¬
ского времени сейсмическая стан¬
ция Академии наук УССР в Алуш¬
те зарегистрировала максимальное
смещение грунта в сейсмической
волне до 0,3 ц. На сейсмограмме от-Рис. 2. Фрагмент сейсмограммы с за¬
писью волны слабого обвального зем¬
летрясения 1966 г.четливо виден ряд вступлений волн
от отдельных резких ударов-толчков
при общей длительности записи
волн около полуминуты (рис. 2).Представляет интерес расчет
сейсмического эффекта такого сла¬
бого землетрясения как непосредст¬
венно по механическим данным об¬
вала, так и по наибольшей ампли¬
туде смещения и периоду сейсмиче¬
ской волны, зарегистрированным на
сейсмограмме. В первом приближе¬
нии энергию, которая пошла на об-
розование сейсмического потока,
можно оценить в 10—100 тыс. дж.
Пользуясь принятыми в сейсмоло¬
гии мерами по десятичному лога¬
рифму числа д&оулей, эффект от¬
дельного удара при обвале в сред¬
нем можно отнести к землетрясе¬
нию четвертого энергетического
класса. При этом так называемую
величину магнитуды, или инстру¬
ментальной меры интенсивности
землетрясения, логически следует
считать меньшей единицы и близ¬
кой к нулю.Обвалы в районе Демерджи —
следствие предваряющего длитель¬
ного действия воды и ветра на на¬
висающие у крутого склона массы
горных пород. Демерджинская яй¬
ла в районе обвала сложена из
конгломератов. Собирающаяся на
ней вода, просачиваясь до подсти¬
лающего слоя сланцев, создает ус¬
ловия для сползания крупных ча¬
стей, отделяющихся от основной
толщи массива. Обильная водонос¬
ность и увлажнение почвы в рай¬
оне подножия обвала подтвержда¬
ются растущими здесь садами.И. И. Попов
Ю. Г. Горячун
102	Новости наукиЗОЛОТАЯ МЕДАЛЬ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА
СОВЕТСКОМУ И АНГЛИЙСКОМУ ФИЗИКАМЗОЛОТАЯ МЕДАЛЬ ИМЕНИ
М. В. ЛОМОНОСОВА
СОВЕТСКОМУ
И АНГЛИЙСКОМУ
ФИЗИКАМПРЕМИЯ ИМЕНИ А. М. БУТЛЕ.
РОВАЗОЛОТАЯ МЕДАЛЬ ИМЕНИ
И. П. ПАВЛОВА
ПРЕМИЯ ИМЕНИ А. О. КОВА¬
ЛЕВСКОГОПРЕМИЯ ИМЕНИ А. Е. ФЕРСМА¬
НАНОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО
МЕДИЦИНЕЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМ — ЭНЕР¬
ГИЮ ВУЛКАНОВ
ПОДВОДНЫЙ ДРЕЙФ ПО
ГОЛЬФСТРИМУНОВАЯ ЖИЗНЬ КИМБЕРЛИТОВ
ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ СИНТЕЗ
«ЖИВОЙ» МОЛЕКУЛЫ
ПОЧЕМУ «ПОЮТ» ПЕСКИ
НЕВИДИМЫЙ СВЕТ СТАНО¬
ВИТСЯ ВИДИМЫМ
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В
МЕТЕОРИТАХМАЯТНИК НА ТЕЛЕБАШНЕ
АЛМАЗНЫЙ ТЕРМОМЕТР
«ВОЛШЕБНЫЕ» ОЧКИ
ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ДАТЧИКИЭЛЕКТРОННОЕ ОКО
ЗОЛОТО УЗБЕКИСТАНА
НОВЫЙ ИЗОТОП
МЕНДЕЛЕЕВИЯГЕМОГЛОБИН РАЗЛАГАЕТ ПЕ¬
РЕКИСЬ ВОДОРОДА
СТРУКТУРА ФЕРРОДОКСИНОВ
РАЗРУШЕНИЕ ХРОМОСОМ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛСД
МИКРООРГАНИЗМЫ В АТОМ¬
НОМ РЕАКТОРЕ
ЭЛЕКТРОЛОГОГРАФИЯ
ДИАГНОЗ СТАВИТ ТОНОГРАФПрезидиум Академии наук СССР
присудил Золотую медаль имени
М. В. Ломоносова за 1967 год ака¬
демику Игорю Евгеньевичу Тамму
за выдающиеся достижения в тео¬
рии элементарных частиц и других
областях теоретической физики и
члену Королевского общества, ино¬
странному члену Академии наук
СССР, профессору Сесилу Фрэнку
Пауэллу за выдающиеся достижения
в области физики элементарных ча¬
стиц.♦Игорь Евгеньевич Тамм — уче¬
ный, имя которого окружено у нас
особым уважением. Президиум Ака¬
демии наук СССР, присудивший ему
Золотую медаль имени М. В. Ломо¬
носова, своим решением подтвердил,
что это уважение имеет глубокие
основания.Что же сделал И. Е. Тамм в
науке?Конечно, в теории элементарны*
частиц его достижения особенно ве¬
лики. Но не случайно в решении упо¬
мянуты «другие области». Своим уни¬
версализмом, столь редким в совре¬
менной науке, Игорь Евгеньевич
также заслужил право на то, чтобы
его имя ставилось в связь с име¬
нем Ломоносова.Стремясь выделить среди работ
Игоря Евгеньевича главные, трудно
избежать субъективности. Но, ве¬
роятно, все согласятся, что прежде
всего можно назвать три работы,
хотя бы потому, что они наиболее
известны. И если две из _них отме¬
чены Государственными и Нобелев¬
ской премиями, а третья ничем не
отмечена, кроме высокой оценкиИ. Е. Таммколлег, трудно сказать, какая из них
значительнее. Мы имеем в виду,
во-первых, работу, выполненную сов¬
местно И. Е. Таммом и И. М. Франком,
работу, в которой была разъяснена
физическая природа и построена
полная теория парадоксального яв¬
ления — эффекта Вавилова — Черен-
кова. Вряд ли неспециалисты пред¬
ставляют себе, какое огромное ко¬
личество дальнейших исследований,
новых открытых эффектов, практи¬
ческих применений породила эта
Новости науки 108НОВОСТИработа, подхваченная сотнями физи¬
ков — экспериментаторов и теорети¬
ков. Эта работа стала возможной
только благодаря удивительной не¬
предвзятости мышления и глубине
физического понимания ее авторов.Вторая работа в этом ряду —
принципы термоядерного синтеза, от¬
крытые И. Е. Таммом и А. Д. Саха¬
ровым. Эти принципы легли в осно¬
ву всех советских научных и техни¬
ческих исследований в указанной об¬
ласти.Но научная значимость третьей
работы, которую мы имеем в виду,
вряд лЛ уступает значимости первых
двух. Речь идет о первой квантовопо¬
левой теории обменных ядерных
сил — о теории бета-сил. И. Е. Тамм
не только выдвинул новую и сме¬
лую физическую идею — идею о
том, что существование бета-распада
нейтрона (превращающегося в про¬
тон, электрон и нейтрино) должно
неизбежно вести к возникновению
сил между нуклонами,— но и по¬
строил на этой основе полную тео¬
рию. Г1о схеме, по образцу этой
теории строились впоследствии все
другие теории ядерных сил, обус¬
ловленных обменом мезонами.Здесь названы три работы. Но к
ним вполне можно приравнять и
другие, бывшие вряд ли менее важ¬
ными для теории элементарных час¬
тиц. Прежде всего, это первая пос¬
ледовательная квантовая и реляти¬
вистская теория процесса взаимо¬
действия электрона со светом—тео¬
рия рассеяния света электроном
(Комптон-эффект). Эта работа не
только '’решила конкретную задачу,
но послужила прообразом всех по¬
следующих теорий квантово-электро¬
динамических процессов. В создан¬ной им ранее теории рассеяния све¬
та на тепловых колебаниях в кри¬
сталле впервые было произведено
строгое квантование звуковых волн.
Открытые И. Е. Таммом особые
состояния электрона на поверхности
кристалла — «уровни Тамма» — сы¬
грали важную роль двадцать лет
спустя, в эпоху бурного развития фи¬
зики полупроводников.Вообще нужно сказать, что при
не столь уж большом числе опубли¬
кованных работ (не более семидесяти)
научная нагрузка на каждую работу,
ее «удельный вес» у И. Е. Тамма
необычайно велик. Современная со¬
ветская атомистика многим обязана
И. Е. Тамму, и его имя по заслугам
может быть упомянуто в связи с име¬
нем одного из первых пропаган¬
дистов атомистики.Достижения И. Е. Тамма — ре¬
зультат не только его талантливости,
но и огромного труда. Можно было
бы сказать, что Игорь Евгеньевич за¬
нят научной работой непрерывно,
если бы мы не знали, как активен он
и в других областях. И сейчас он пол¬
ностью поглощен разработкой своих
новых идей. Неимоверно сложная ра¬
бота длится уже четыре года с нео¬
слабевающей интенсивностью, в бук¬
вальном смысле слова днем и ночью.Медаль присуждается за чисто
научные заслуги, и только о них
сказано в решении Президиума
АН СССР. Но в восприятии самых
широких научных кругов это реше¬
ние неизбежно будет связываться с
общественным лицом И. Е. Тамма —
с его борьбой против лженауки, с
его глубоким пониманием об¬
щественной и государственной роли
науки, с его страстным стремлением
помочь укреплению мира, с его дея¬тельностью по воспитанию новых
поколений физиков, наконец, просто
с его личным обаянием, так неповто¬
римо соединяющимся с непреклон¬
ной принципиальностью.Член-корреспондент АН СССР
Е. Л. ФейнбергКрупный английский ученый, лау¬
реат Нобелевской премии С. Ф. Па¬
уэлл широко известен в Советском
Союзе прежде всего своими работа¬
ми, приведшими в 1947 г. к открытию
л-мезона. Успех этого исследования
был тесно связан с существенным
прогрессом в области изготовления
высокочувствительных толстослойных
фотоэмульсий (напомним, что первые
толстослойные эмульсии были сдела-
к I Л. В. Мысовским в нашей стране
еще в 1926 г., но они не обладали
достаточно высокой чувствитель¬
ностью).Советские физики хорошо знают
капитальный труд Пауэлла и его бли¬
жайших сотрудников П. Фаулера и
Д. Перкинса — «Исследование элемен¬
тарных частиц фотографическим ме¬
тодом» (Москва, ИЛ, 1962), подводя¬
щий итоги многолетним исследова¬
ниям элементарных частиц и процес¬
сов их взаимодействия с помощью
фотоэмульсионного метода. Столь
же известны многие статьи Пауэлла
по физике космических лучей и эле¬
ментарных частиц, а также организо¬
ванные при его активном участии
многочисленные экспедиции по изу¬
чению космических лучей с помощью
больших стратостатов. Полученные в
этих экспедициях научные материалы
стали достоянием многих лаборато¬
рий мира.
104 Новости науки■' ....м * « **С. Ф. ПауэллФото Л. СуховаСерьезное внимание Пауэлл уде¬
лял также популяризации достиже¬
ний науки. Созданная Пауэллом
научная школа в Бристольском уни¬
верситете, воспитавшая десятки уче¬
ных самых различных национально¬
стей, представляет собой блестящий
образец международного сотруд¬
ничества.С. Ф. Пауэлл пользуется боль¬
шим авторитетом и как обществен¬
ный деятель. Он возглавляет дли¬
тельное время Всемирную федера¬
цию научных работников, является
активным участником Пагуошского
движения ученых в борьбе за мир.С неизменным интересом Пауэлл
поддерживает контакты со своими	С. С. Новиков	В. А. Тартаковскийсоветскими коллегами, внимательно
следит за прогрессом советской
науки, активно популяризует ее до¬
стижения.На всех, кто имеет удовольствие
личного общения с Пауэллом, неиз¬
менно оставляет глубокое впечатле¬
ние не только его широкая научная
эрудиция, но и удивительные чело¬
веческие качества.Г. Б. Жданов
Доктор физико-математических наукМоскваПРЕМИЯ ИМЕНИ
А. М. БУТЛЕРОВАПрезидиум АН СССР присудил
премию имени А. М. Бутлерова 1967 г.
докторам химических наук Влади¬
миру Александровичу Тартаковскому
и Сергею Сергеевичу Новикову (Ин¬
ститут органической химии им. Н. Д.
Зелинского АН СССР). За последние
годы ими выполнено одно из наибо¬
лее значительных и оригинальных
исследований в области нитросоеди¬
нений и открыта новая реакция цик¬
лоприсоединения (т. е. присоединения
с образованием кольца) нитроновых
эфиров к веществам, содержащим
кратную связь. Принципиальная но¬
визна этой реакции заключается
прежде всего в том, что впервые в
широком масштабе удалось исполь¬
зовать нитропруппу NO2 в качестве
строительного материала скелетной,
основной части вновь создаваемых
молекул.Работы В. А. Тартаковского иС.	С. Новикова открывают новые перс¬
пективы использования нитросоеди¬
нений в органическом синтезе. Авто¬
ры получили неизвестные ранее типы
и классы органических соединений,
им удалось также в ряде случаев
значительно упростить получение уже
известных практически важных ве¬
ществ.Полученные авторами результа¬
ты выходят по своему значению за
рамки нитросоединений и вносят оп¬
ределенный вклад в решение более
общих вопросов. Большой интерес
представляют они и с прикладной
точки зрения, поскольку многие по¬
лученные авторами соединения яв¬
ляются физиологически активными
веществами (противоопухолевая ак¬
тивность — N-окиси изооксазолинов,
мутагенная активность — 8-нитроизо-
ксазолизидины, бактерицидная актив¬
ность — 3-нитроизоксазолины).ЗОЛОТАЯ МЕДАЛЬ
ИМЕНИ И. П. ПАВЛОВАЗолотой медали имени И, П. Пав¬
лова 1967 г. Президиум АН СССР
удостоил академика Петра Кузьми¬
ча Анохина. Серия работ П. К. Ано¬
хина объединяет исследования по
физиологии центральной нервной си¬
стемы. Им разработано новое на¬
правление современной нейрофизи¬
ологии — системный подход к изу¬
чению функциональной организации
мозга.
Новости науки 105Глубокий анализ развития функ¬
циональных систем в онтогенезе
позволил сформулировать новый
принцип развития — «Системогенез»,
который стал в настоящее время но¬
вым методом в изучении эволюции
функций.Системный подход к анализу ней¬
рофизиологических основ условного
рефлекса и поведенческих актов при¬
вел к открытию особенно интерес¬
ного принципа работы мозга — пред¬
сказания афферентных свойств ре¬
зультата в стадии еще только
начавшегося действия (акцептор
действия). Анализ механизмов аффе¬
рентного синтеза и акцептора дей¬
ствия как узловых механизмов
функциональной системы показал
специфический характер восходящих
активизирующих воздействий подкор¬
ковых образований на кору голов¬
ного мозга. Этим самым был создан
отечественный оригинальный подход
к вопросу об активирующем восхо¬
дящем влиянии на кору мозга.Результаты теоретико-физиологи-
ческих исследований функциональной
системы были применены в клини¬
ческой практике — разработаны ме¬
ханизмы компенсации функций при
хирургических вмешательствах, по¬
казан системный характер развития
гипертонической болезни. Особенно
важным оказалось применение тео¬
рии функциональной системы в ки¬
бернетике и бионике.ПРЕМИЯ ИМЕНИ
А. О. КОВАЛЕВСКОГОПремия имени А. О. Ковалевско¬
го 1967 г. присуждена Президиумом
АН СССР доктору биологических наук
Татьяне Антоновне Детлаф (Институт
биологии развития АН СССР) за се¬
рию работ по эмбриологии рыб и
амфибий, имеющих крупное теоре¬
тическое значение. В этих исследова¬
ниях были выявлены закономерности
созревания яйцеклеток (ооцитов) в
теле самки и установлена связь
процессов, происходящих во время
созревания, с изменениями яйца в
период оплодотворения и дробления.
Впервые для позвоночных животных
получены экспериментальные данныеоб	изменении свойств цитоплазмы и
ядра незрелых женских половых
клеток в процессе их превращения,под влиянием гонадотропных гормо¬
нов гипофиза, в зрелое, способное к
оплодотворению яйцо. В отмеченный
цикл исследований входит также изу¬
чение закономерностей активации
яиц и раннего развития зародышей.Большое практическое з'начение
имеет разработанный Т. А. Детлаф
метод относительной безразмерной
характеристики продолжительности
развития, который сейчас начинает
широко использоваться во многих
эмбриологических работах у нас в
стране. Этот метод позволил впервые
сделать продолжительность развития
объектом сравнительно-эмбриологи¬
ческих исследований.До последнего времени в эм¬
бриологии продолжительность разных
процессов описывали в минутах или
часах при тех или иных температурах.
Такое описание не позволяет выявить
временные закономерности процес¬
сов развития (время развития зави¬
сит от температуры, а у разных жи¬
вотных границы зоны оптимальных
температур различны, как различны
и наследственно определенные ско¬
рости развития). Для того чтобы пре¬
одолеть эту трудность, Т. А. Детлаф
предложила взять в качестве биоло¬
гической единицы продолжитель¬
ность одного митотического цикла в
период синхронного дробления ядра.
Эта единица, названная автором То,
а другими исследователями — дет¬
лаф, отражает характерную для вида
скорость развития и зависимость про¬
должительности развития от темпера¬
туры. Работами Т. А. Детлаф было
доказано, что и скорость развития, и
зависимость продолжительности раз¬
вития от температуры в зоне опти¬
мальных температур для разных ста¬
дий развития у каждого вида практи¬
чески одинаковы. Это позволило,
разделив продолжительность любого
периода развития на продолжитель¬
ность одного митотического цикла,
выразить ее числом То и получить от¬
носительную безразмерную характе¬
ристику продолжительности разви¬
тия, сопоставимую у разных живот¬
ных и при разных температурах. С ее
помощью Т. А. Детлаф количественно
охарактеризовала степень генерохро-
нии, т. е. разновременность возникно¬
вения одинаковых процессов или за¬
кладки одинаковых органов в процес¬
се развития у разных животных.Предложен также метод прогно¬зирования продолжительности разных
периодов зародышевого развития и
созревания ооцитов в теле самки
при разных температурах. На его ос¬
нове разработана (совместно с С. Г.
Васецким и С. И. Давыдовой) ин¬
струкция о сроках взятия икры от
самок осетровых рыб после гипофи¬
зарной инъекции при разных темпе¬
ратурах. Эта инструкция использует¬
ся на рыбоводных заводах и ее
применение позволило сократить
производственные потери икры.ПРЕМИЯ ИМЕНИ
А. Е. ФЕРСМАНАПремия имени А. Е. Ферсмана
1967 г. присуждена Президиумом АН
СССР кандидату геолого-минералоги-
ческих наук Орлову Юрию Леонидо¬
вичу (Минералогический музей им.А.	Е. Ферсмана) за монографию
«Морфология алмаза».В этой книге автор дает большой
материал по алмазам (преиму¬
щественно из советских месторож¬
дений) и с исчерпывающей деталь¬
ностью приводит морфологические
особенности кристаллов алмаза раз¬
личных типов. Весь громадный мате¬
риал иллюстрируется большим чис¬
лом зарисовок и фотографий.Особенно ценен в работе
Ю. Л. Орлова ярко выраженный
генетический подход к вопросам
морфологии кристаллов алмаза. Ав¬
тор не только точно документирует
и систематизирует весьма разнооб¬
разные типы геометрических форм и
скульптурных особенностей кристал¬
лов алмаза, но дает им при этом ге¬
нетическую интерпретацию.На сериях умело подобранных
обоазцов наглядно показан механизм
возникновения тех или иных морфо¬
логических особенностей природных
кристаллов алмаза. Автор сумел вне¬
сти немало нового в проблему
кристалломорфологии морфогенези-
са алмазов.Работа Ю. Л. Орлова имеет
большое практическое значение, да¬
вая научно обоснованный подход к
прогнозной оценке россыпных ме¬
сторождений алмазов.Работа Ю. Л. Орлова — достой¬
ное продолжение и развитие наукиоб	алмазах, заложенной в трудах
академика А. Е. Ферсмана более
полувека тому назад.
106 Новости наукиНОБЕЛЕВСКАЯ
ПРЕМИЯ
ПО МЕДИЦИНЕНобелевской премией 1967 г. по
медицине отмечена работа трех ис¬
следователей в области физиологии
зрения. Зрительное восприятие мож¬
но разделить на три фазы: процессы,
происходящие в рецепторах сетчатки
глаза,— первичные биохимические
реакции; образование и распростра¬
нение нервного импульса — электро-
<ризиологические процессы; воспри-
мтие в собственном смысле этого сло¬
ва — психо-физиологическая стадия.Проф. Дж. Вальд, 60-летний док¬
тор зоологии и биохимии, руководи¬
тель кафедры в Гарвардском универ¬
ситете, внес наиболее значительный
вклад в изучение биохимических про¬
цессов, происходящих в сетчатке. Еще
в 1933 г. он установил состав основно¬
го вещества, связанного с восприя¬
тием света. Это вещество, которое
раньше называли зрительным пурпу¬
ром, а сейчас — родопсином, состоит
из белка опсина («зрительный») и аль¬
дегида витамина А (ретиналя — «аль¬
дегида сетчатки»), Вальд наблюдал,
что родопсин разлагается под дейст¬
вием света на компоненты, которые
в темноте снова объединяются, т. е.
происходит процесс обратимого раз¬
ложения светом — обратимый фото¬
лиз. Чтобы проверить правильность
своего предположения, Вальд попы¬
тался воспроизвести этот процесс.
После целого ряда неудач и успехов
исследователь пришел к заключению,
что основную роль в этом процессе
играет пространственная структура
молекулы альдегида витамина А. Ес¬
ли соединение содержит двойную
связь, то возможны две пространст¬
венные структуры молекулы: так на¬
зываемая цис-форма, когда половин¬
ки молекулы располагаются по одну
сторону от двойной связи, и транс¬
форма— они располагаются с разных
сторон. Цис-форма более компактна,
чем транс-форма. Свет вызывает пре¬
вращение цис-формы ретиналя, свя¬
занного с белком, в транс-форму, ко¬
торая не «помещается» уже в соот¬
ветствующем «углублении» белковой
молекулы опсина. Вследствие этого
родопсин распадается под влиянием
света на опсин и ретиналь. Эти в выс¬
шей степени интересные результаты
были опубликованы в 1958 г. Р. Хуб-
бард, супругой проф. Дж. Вальда, и
Кроффтом. Однако целый ряд вопро¬
сов, связанных с первичными биохи¬
мическими реакциями восприятия
света, остался еще не выясненным.
Так, до сих пор не ясно, какие имен¬
но молекулярные превращения свя¬
заны с возникновением электрическо-Сн, н Снч нСн3 н Сн3 н сн3 нАиANW Лт\А0I нНС С—СНоУ<!нН,ССН3С Н/VКС С НС с—СНзI \/|0=0 НС Сн3н ннцис=формангранс=формаЦис- и транс-формьГальдегида витамина А (ретиналя)го импульса и его передачей от сет¬
чатки к нервным центрам мозга.Работы Дж. Вальда в 1963—1964 г.
были посвящены изучению рецепто¬
ров цветного зрения (колбочек). При.
менение метода микроспектрофото-
метрии позволило показать, что су¬
ществуют три вида рецепторов, чув¬
ствительных соответственно к синему,
зеленому и красновато-оранжевому
свету.Другой лауреат Нобелевской пре¬
мии X. Хартлин первый смог записать
электрическую активность изолиро¬
ванных нервных волокон зрительного
нерва у членистоногих в 1928 г. и по¬
звоночных— в 1933 г. Если учитывать
уровень экспериментальной техники
того времени, то полученные резуль¬
таты совершенно поразительны. Харт¬
лин был последовательно профессо¬
ром физики, физиологии, а затем био¬
физики. В настоящее время он рабо¬
тает в Рокфеллеровском институте в
Нью-Йорке, ему 64 года.X. Хартлин — крупнейший элект-
рофизиолог в области изучения сет¬
чатки. Записывая потенциалы изоли¬
рованных нервных волокон зритель-РОДОПСИНного нерва, он показал, что существу¬
ют три типа ответных реакций: ответ
на возникновение стимула (освеще¬
ние), прекращение стимула и серия
импульсов, являющаяся результатом
сложения первых двух типов. Иссле¬
дуя сетчатку глаза при помощи уз¬
кого луча света, сфокусированного в
определенной точке, Хартлин выявил
активность отдельных нервных воло¬
кон. Он установил следующие основ¬
ные особенности: каждой нервной
клетке мозга соответствует опреде¬
ленный участок сетчатки глаза; воз¬
буждение участков сетчатки сумми¬
руется в виде серии импульсов в
нервном волокне; на нервную клет¬
ку оказывают тормозящее действие
ее соседи.Проф. Р. Гранит — вице-прези¬
дент Королевской академии Швеции,
а в период 1963—1965 гг.— ее прези¬
дент. В настоящее время он работает
в Каролинском институте, который
ежегодно распределяет Нобелевские
премии. Гранит—физиолог, сейчас
ему 67 лет. Его исследования прово¬
дились на большом количестве позво¬
ночных и были выполнены на уровнесветкрасный,	пурпурный ;I транс-ретиналь* опсин желтыйтемнотаIНАДН0оксидаэацис-ретинолтранс-ретинол бесцветный
У (витамин А) " белыйСхема превращений зрительного пигмента на свету и в темноте. (НАДНо —
«рабочая часть» фермента оксидазы, катализирующей обратимое окислитель¬
но-восстановительное превращение спирта ретинола в альдегид ретиналь)
Новости науки 107клеток. Р. Граниту при использова¬
нии монохроматического света уда¬
лось установить, что два основных
типа рецепторов, так называемые па¬
лочки (черно-белое зрение в сумер¬
ках) и колбочки (цветное зрение при
сильном освещении) реагируют на
свет разной длины волны — 595 и
645 ммк соответственно. Его данные
свидетельствуют также о том, что су¬
ществует целая группа специфических
рецепторов, связанных с цветным
зрением. Работы Гранита в области
электрофизиологии сетчатки являются
классическими и служат основой для
большого числа различных клиниче¬
ских исследований.ЭЛЕКТРО¬
СТАНЦИЯМ-
ЭНЕРГИЮ
ВУЛКАНОВДействующие вулканы в течение
своей жизни, длящейся десятки и сот¬
ни тысяч лет, расточают огромную
энергию. Резервы глубинного тепла
Земли колоссальны. Подсчитано, что
на вулканах, расположенных по все¬
му миру, можно построить электро¬
станции, мощность которых составит
500 млн квт. В последние годы в
странах, отличающихся вулканической
деятельностью, значительное разви¬
тие получает геотермальная энер¬
гетика. Это относится к странам са¬
мого различного технического уров¬
ня развития; особенно форсируется
строительство геотермальных элект¬
ростанций там, где бедна собственная
топливная база. Но не в этом основ¬
ная причина широкого размаха гео¬
термальных исследований — главная
заключается в том, что электроэнер¬
гия, вырабатываемая геотермальны¬
ми ЭС, вдвое дешевле энергии топ¬
ливных ЭС. Вдвое дешевле обходит¬
ся и стоимость строительства геотер¬
мальных ЭС, не считая того немало¬
важного факта, что такая электро¬
станция обеспечена «горючим» на
века,— турбины приводит в действие
водяной пар, который поступает из
подземных «паровых котлов», нагре¬
тых глубинным теплом.Вулканические очаги омываются
подземными водами. Залегание и пу¬
ти движения подземных вод зависят
от геологического строения горных
пород; вода может двигаться по тре¬
щинам или насыщать пористые по¬
роды, образуя между водонепрони¬
цаемыми слоями артезианские водо¬
насосные горизонты, нагретые вул¬
каническим теплом. По разломам или
по специально пробуренным скважи¬
нам пар выходит на поверхность зем-Там, где вздымались в небо гсйэеровые фоптаны (вверху), ныне построена первая
в нашей стране геотермальная электростанцияФото В. Семенова и Г. Гайдукевича
108 Новости наукили и направляется в турбины. Таким
образом, весь цикл теплоотдачи па¬
рового котла (топливо — вода — пар)
в вулканах осуществляет сама при¬
рода.Первой на путь использования
геотермальной энергии вступила Ита¬
лия: ее толкнуло на это отсутствие
запасов обычного топлива в доста¬
точном количестве. Некоторые же¬
лезные дороги, города, заводы по¬
лучают здесь электроэнергию за счет
вулканического тепла. Геотермальные
электростанции Италии суммарно да¬
ют энергию в 350 тыс. кет—самую
большую среди стран, занимающихся
геоэнергетикой.На Северном острове Новой Зе¬
ландии, где нет многоводных рек и
месторождений угля, геотермальная
электростанция мощностью 190 тыс.
квт дает 20% электроэнергии страны.
В будущем предполагается довести
мощность электростанций на вулка¬
ническом тепле до 500 тыс. квт.
В Исландии строится геотермальная
ЭС мощностью в 35 тыс. квт. В Япо¬
нии первая промышленная геотер¬
мальная электростанция мощностью9,5	тыс. квт построена в 1967 г.У нас в Советском Союзе Прези¬
диум АН СССР отнес исследования
по геотермии к числу одной из важ¬
ных проблем, разрабатываемых Ака¬
демией и Министерством геологии
СССР. В результате разведки была
определена возможность строитель¬
ства на юге Камчатки, в Паужетском
районе, геотермальной электростан¬
ции мощностью 5—10 тыс. квт. Этим
исследованием были заложены осно¬
вы геотермальной энергетики Кам¬
чатки. Тепловая мощность камчатских
вулканов оценивается в 2—2,5 -
• 105 гкал/час, что соответствует по¬
лезной мощности электростанции в
25 млн кет.Недавно мы были свидетелями
двух вулканических взрывов: энер¬
гия взрыва в 1964 г. вулкана LUeae-
луч 1 на Камчатке достигала Ю-21-23
эрг. Энергия взрыва вулкана Безы¬
мянного была равна годовой выра¬
ботке электроэнергии Куйбышевской
гидроэлектростанции!В настоящее время вступила а
строй первая очередь Паужетской
геотермальной электростанции мощ¬
ностью 3,5 тыс. квт. В дальнейшем
предполагается увеличение мощности
этой электростанции до 25 тыс. квг
для снабжения энергией Большерец-
кого района и строительство электро¬
станции такой же мощности в Начи-
кинском районе.А.	Е. СвятловскийДоктор геолого-минералогическихнаукПетропавлоаск-КамчатскийПОДВОДНЫЙ ДРЕЙФ
ПО ГОЛЬФСТРИМУО	намерении совершить подвод¬
ный дрейф по Гольфстриму Жак Пик¬
кар сообщал и раньше. Вначале он
предполагал отправиться в это путе¬
шествие на меэоскафе «Огюст Пик¬
кар», но затем отказался от первона¬
чального замысла. Под его руковод¬
ством американскими инженерами из
Лонг-Айленда (Калифорния) для этой
цели сконструирован новый подвод¬
ный корабль — РХ-15 *. Его строитель¬
ство (оно обойдется в 5 млн фран¬
ков) ведется в Швейцарии. В бли¬
жайшее время мезоскаф РХ-15 прой¬
дет испытания в Женевском озере,
а затем его доставят в США, где
оснастят различной научной и нави¬
гационной аппаратурой.Маршрут дрейфа — его протя¬
женность около 3 тыс. км — начнется
у восточного побережья Америки, в
Майями. В экспедиции, возглавляемой
Жаком Пиккаром, примут участие еще
четыре или пять его помощников.Мезоскаф РХ-15 будет следовать
по Гольфстриму с выключенными дви¬
гателями. В отличие от мезоскафа
«Огюст Пиккар», РХ-15 оснащен гори¬
зонтальными винтами-пропеллерами,
которые будут периодически вклю¬
чаться, чтобы выровнять глубину по¬
гружения корабля (наибольшая глу¬1 См. «L'aventure sous-marine», 1967,
№ 66, p. 248; «Poseidon», 1967, №69,
S. 412—413; «Neptun», 1967, № 6,S. 194; № 10, S. 327.бина погружения — 600 м). Макси¬
мальная скорость передвижения под
водой не превышает 5 узлов.В корпусе мезоскафа (его длина
14,6 м) 25 иллюминаторов. Глубоко¬
водная лодка оснащена механически¬
ми «руками» для отбора проб, вы¬
движным краном для подъема тяже¬
стей и телескопическими «ногами»
для стоянки на дне.Внутри мезоскафа будет создана
обычная для подводных лодок искус¬
ственная атмосфера. Через специаль¬
ный шлюз члены экипажа корабля,
подобно обитателям легендарного
«Наутилуса», будут выходить на дно
моря. Взяв акваланги, они смогут со¬
вершать подводные вылазки на глу¬
бину до 170 м, выполняя научную
программу экспедиции, в которую
главным образом входит изучение
физики моря (акустические и другие
исследования).Скорость Гольфстрима крайне
непостоянна. В разных районах она
меняется от 50 до 200—250 км в сут¬
ки. Жак Пиккар рассчитывает преодо¬
леть намеченный путь за тридцать —
сорок дней.А.	А. Чернов
МоскваНОВАЯ ЖИЗНЬ
КИМБЕРЛИТОВКимберлиты до сих пор служили
лишь в качестве «компаса» для выяв¬
ления коренных месторождений ал¬
мазов — кимберлитовых трубок. Од¬
нако в Якутии so многих трубках ким¬
берлиты представляют собой исклю-1 См. «Природа», 1965, № 5,стр. 50.Внешний вид мезоскафа РХ-15, на котором Жак Пиккар отправится
в дрейф по Гольфстриму
Новости науки 109чительно прочную породув ряде
случаев не уступающую по прочности
мрамору. По разнообразию окраски
и рисунка с кимберлитами Якутии
едва ли сравнится какой-либо другой
из отечественных камней. В Далдын-
ском районе, например, встречаются
кимберлиты самых различных оттен¬
ков голубовато-серого, зеленовато¬
серого и коричневого цветов. Всег¬
да присутствующие в породе зёрна
серпентинизированного оливина вы¬
деляются в виде более светлых
овальных пятен размером от десятых
долей миллиметра до нескольких
миллиметров. Кимберлиты многих
трубок содержат включения (ксено¬
литы) вмещающих горных пород —
известняков, доломитов и др., кото¬
рые придают ему неповторимое свое¬
образие.Исключительно эффектно выгля¬
дят полированные кимберлиты. Эта
порода легко режется алмазной пи¬
лой и хорошо поддается шлифовке.
Из нее можно изготовлять различные
поделки — пепельницы, статуэтки,
подставки для чернильных приборов.
Таким образом, кимберлиты обретают
новую жизнь в качестве поделочного
камня.И. П. И л у п и н
пос. Нюрба, Якутской АССР1	^ научную и особенно популяр¬
ную литературу прочно вошли свя¬
занные с кимберлитами термины —
«голубая земля» и «желтая земля».
Так называли в Южной Африке раз¬
рыхленную, буквально превращенную
в «землю» горную породу из припо¬
верхностных частей кимберлитовых
трубок. В африканских месторожде¬
ниях эта «голубая земля» распростра¬
няется на десятки и даже на первые
сотни метров вглубь от поверхности.
В Якутии зона «голубой земли» прак¬
тически отсутствует или измеряется
первыми метрами. Зачастую моноли¬
ты твердой породы начинаются сра¬
зу под слоем мха.ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ
СИНТЕЗ «ЖИВОЙ»
МОЛЕКУЛЫ16 декабря 1967 г. многие совет¬
ские газеты сообщили о новом круп¬
ном достижении биохимии — в лабо¬
ратории Артура Корнберга (США, Ка¬
лифорния, Стэнфордский универси¬
тет) искусственно синтезировали «жи¬
вое», генетическое вещество виру¬
са— дезоксирибонуклеиновую кисло¬
ту (ДНК) '.Синтез биологически ак¬
тивной ДНК был осуществлен при по¬1 См. «Правда», от 16 декабря1967 г., стр 4.мощи двух ферментов на матрице
фаговой ДНК.История этого выдающегося на¬
учного достижения начинается с вы¬
деления Артуром Корнбергом особо¬
го фермента из различных бактерий.
Этот фермент, названный им ДНК-по-
лимеразой, в присутствии матрицы
ДНК катализирует синтез из соответ¬
ствующих нуклеотидов новой моле¬
кулы ДНК, которая является копией
матрицы. За эти работы Артуру Корн-
бергу в 1956 г. было присвоено зва¬
ние лауреата Нобелевской премии '.Вскоре, однако, было установле¬
но, что при использовании в качестве
матрицы двуспиральной молекулы
ДНК, вновь синтезированная ДНК не
обладает биологической активностью,
т. е. она не способна быть матрицей
для синтеза соответствующей инфор¬
мационной РНК, такой, которая смо¬
жет направлять синтез биологически
активных белков. Отсутствие биоло¬
гической активности новой ДНК объ¬
ясняется тем, что она не является аб¬
солютной копией исходной (матрич¬
ной) молекулы ДНК. Во-первых, она
имеет меньший молекулярный вес, а,
во-вторых, несколько отличается по
нуклеотидному составу от матрицы —
фермент кое-где допускает присоеди¬
нение «ошибочного» нуклеотида, т. е.
другого, чем требуется по так назы¬
ваемому правилу комплементарности.
Это правило было сформулировано
Ф. Криком и Дж. Уотсоном на осно¬
ве данных рентгеноструктурного ана¬
лиза и химических свойств ДНК 2.
Сущность его заключается в следую¬
щем. За счет пространственной
структуры и химических особенно¬
стей азотистых оснований возможно
образование пар (возникает водород¬
ная связь, т. е. дополнительная сла¬
бая связь между водородом и кис¬
лородом) только между аденином
(А) и тчмином (Т), а также гуанином
(Г) и цитозином (Ц). Это означает,
что там, где в основной цепи стоит
аденин, в комплементарной должен
стоять тимин и, наоборот, там, где
стоит тимин, должен стоять аденин, и
дальше: где гуанин — там цитозин,
где цитозин — там гуанин. Если ДНК
состоит из двух комплементарных це¬
пей, каждая из них дает свое «отра¬
жение», и в результате возникает ко¬
пия исходной молекулы:А—Т—А—Г—Ц—Т— ...! '' ! 1 г i
Т—А—Т—Ц—Г—А — дают
соответственно Т—А—Т—Ц—Г—А—...I |	I | I |1 Г	1.11А—Т—А—Г—Ц—Т	Если имеется только одна цепь
ДНК, как у простейших бактериаль¬
ных вирусов — фагов, то процесс син¬
теза «отражения» (репликация ДНК)
происходит, очевидно, дважды, и ре-1	См. «Природа», 1960, № 1,
стр. 43—46.2	См. «Природа», 1962, № 6,
стр. 103—105.зультат получается аналогичный:А—
—Т—А—Г—Ц—Т ... дает Т—А—Т—
—Ц—Г—А—..., которая в свою оче¬
редь вызывает синтез А—Т—А—Г—
—Ц—Т— ... Все это происходит в жи¬
вом организме, а в лаборатории, как
уже говорилось, получить точную ко¬
пию двуспиральной ДНК по непонят¬
ным пока причинам не удается.Положение значительно улучши¬
лось, когда в качестве матрицы для
искусственного синтеза ДНК начали
использовать одиночную цепь ДНК
фагов. Вновь синтезированная при
этом молекула ДНК по нуклеотидно¬
му составу и своим размерам была
уже точной копией матрицы. Однако
и в этом случае синтезированная
ДНК оказалась биологически неактив¬
ной — она не могла вызвать в бакте¬
риальной клетке синтез фага. А ведь
именно ДНК фага, попадая в клетку
бактерии-хозяина, вызывает синтез в
ней своих копий, затем белков фага,
которые объединяются и образуют
частицы фага.Вскоре была выяснена причина
отсутствия биологической активности у
молекулы синтезированной ДНК. Ока¬
залось, что у фагов, вирусов и бак¬
терий ДНК существует в виде замк¬
нутого кольца и, как показали
М. Меэельсон (США), Н. Анраку и
Дж. Томизава 1 (Япония), только в
этой форме ДНК биологи¬
чески активна. Далее, в ряде
лабораторий США группа исследова¬
телей (М. Джеллерт, Б. Вейсс, Ч. Ри¬
чардсон, Б. Оливера, И. Лехман и др.)
обнаружила в кишечной палочке, за¬
раженной фагом Т4, специальный
фермент, который соединяет две це¬
пи ДНК друг с другом или замыкает
молекулу ДНК в кольцо. Выделенный
и очищенный фермент получил назва¬
ние полинуклеотид-соединяющего или
ДНК-соединяющего фермента 2. Для
своего действия он требует обяза¬
тельного присутствия, кроме молеку¬
лы ДНК, связанной с ней комплемен¬
тарной и замкнутой в кольцо ДНК-
матрицы. Он требует также наличия
«донора» энергии — аденозинтрифос-
форной кислоты (АТФ), прокипячен¬
ного экстракта кишечной палочки,
значение которого не ясно, ионов
магния или кальция и, возможно, так
называемого Ко-фермента окисле¬
ния — восстановления — никотин-
амид-адениндинуклеотида (НАД).Все эти исследования сделали
возможным осуществление синтеза
биологически активной, инфекцион¬
ной, т. е. вызывающей образование
фагов, молекулы ДНК3. В качестве
матрицы Артур Корнберг и Мэран1	«J. Mol. Biol.», V. 9, 1964, р. 734;
v. 11, 1965, р. 501.2	«Ргос. Nall. Acad. Scl. U. S. A.»,
v. 57, 1967, pp. 148, 1021, 1426; v. 58,
p. 240.3	«Proc. Nail. Acad. Sci. U. S. A.»,
v. 58, 1967, p. 1723—1730.
11© Новости наукиДжулиан использовали единичную
нить ДНК фага 0 XI74 из так называе¬
мого «янтарного», неспособного вы¬
зывать образование лизоцима мутан¬
та атЗ фага кишечной палочки Esche¬
richia coli 15THU-. ДНК-соединяющий
фермент был выделен, как и ДНК-по-
лимераза, из кишечной палочки.В присутствии НАД и прокипяченного
экстракта кишечной палочки эти два
фермента осуществляли синтез ДНК
из дезоксирибонуклеозидтрифосфа-
тов (дАТФ, дГТФ, дТТФ и дЦТФ).
Вновь образованная ДНК в виде
кольца, причем такой же длины, как
исходная молекула — около 2 |1 по
окружности, наблюдалась в электрон¬
ном микроскопе. Зараженные ею бак¬
терии начинали производить фаги
0X174, т. е. была получена биологи¬
чески активная, инфекционная ДНК.
Интересно, что активная ДНК полу¬
чалась только в том случае, когда
ферментативный синтез проводился
при пониженной температуре: 25°
вместо обычных 30° или даже 37°.При замене тимина на синтети¬
ческий, не встречающийся в природе,
нуклеотид бромурацил (вместо ме-
тильной группы —СНз в азотистом
основании урацил стоит бром) обра¬
зовывалась циклическая, такой же
длины «мутантная» ДНК. В связи с
этим Артур Корнберг предполагает,
что в дальнейшем легко можно будет
осуществить синтез необычных, не¬
естественных ДНК, добавляя в среду
для синтеза ДНК различные необыч¬
ные нуклеотиды. Это означает воз¬
можность синтеза большого количе¬
ства различных, несуществующих в
природе новых фагов и вирусов, что
имеет огромное теоретическое, а воз¬
можно, и прикладное значение.Аналогичный синтез был произ¬
веден в лаборатории А. Корнберга с
использованием в качестве матрицы
ДНК фага М13.Сложность осуществления синте¬
за инфекционной ДНК заключалась
в необходимости присутствия в среде
особого соединяющего ДНК фермен¬
та, а также в выборе определенной
температуры синтеза и определенной
концентрации солей, к которым этот
процесс оказался очень чувствитель¬
ным. Эти факты объясняют, почему
синтез инфекционной ДНК осущест¬
влен на два года позже, чем синтезС.	Шпигельманом (США) инфекцион¬
ной РНК фага '.В клетках кишечной палочки по¬
сле заражения их фагами, которые
вместо ДНК содержат РНК, С. Шпи-
гельман обнаружил фермент РНК-по-
лимеразу. Этот фермент из смеси ну-
клеозидтрифосфатов— УТФ, ЦТФ,
АТФ и ГТФ — в присутствии ионов
магния и матрицы РНК синтезирует
новые молекулы РНК, точные копии
РНК-матрицы. Вновь синтезированная
РНК, если ее добавить к культуре1 «Ргос. Natl. Acad. Sci. U. S. A.»,
v. 54, 1965, p. 919.бактерий, вызывает у них заражение
соответствующим фагом, который на¬
чинает размножаться. Таким образом,
синтетическая РНК несет в себе всю
наследственную информацию, необ¬
ходимую для образования в клетке
всех компонентов фага.Работы С. Шпигельмана с сотруд¬
никами и А. Корнберга с М. Джу¬
лианом — прямое доказательство то¬
го, что высокополимерная нуклеино¬
вая кислота (ДНК, а для простейших
вирусов и фагов — РНК) является ве¬
ществом, в строении которого запи¬
сана вся генетическая информация,
необходимая для существования и
размножения организмов.К. Л. Гладилин и А. Ф. Орлов¬
ский
Москва«Акустический журнал»,
т. XIII, 1967, вып. 3, стр. 441ПОЧЕМУ «ПОЮТ»
ПЕСКИИногда при смещении поверхно¬
стного слоя сухого песка в естествен¬
ных условиях (благодаря воздействию
человека или животных, а также при
образовании ветровых осыпей) воз¬
никает звучание низкой тональности,
напоминающее завывание со скри¬
пом, с частотой максимума вблизи
100 гц. До сих пор это явление не
имело объяснения.По мнению советского ученого
В. И. Арабаджи, звук возникает
вследствие образования под поверх¬
ностным слоем песка более жесткой
песчаной структуры, состоящей из че¬
редующихся гребней и впадин с при¬
близительно плоским фронтом. Эти
гребни и впадины напоминают песча¬
ные «волны», которые образуются
под влиянием ветра на свободной по¬
верхности песка в естественных усло¬
виях. Верхний слой песка, перемеща-.
ясь вдоль нижней волнистой структу¬
ры, совершает колебания и порожда¬
ет звук. При эагребании такого песка
рукой человек отчетливо восприни¬
мает пальцами вибрацию верхнего
песчаного слоя, перемещающегося по
неровностям жесткой «подложки».
Часть поверхностного слоя песка,
принадлежащая к более жесткой под¬
ложке, обтекает при перемещении ее
гребни и впадины. Поэтому вблизи
подложки песок будет совершать дви¬
жение в условиях повышенного тре¬
ния, что должно сопровождаться уси¬
ленной диссипацией энергии. Некото¬
рая доля теряемой энергии перехо¬
дит при этом в звуковую.Математические оценки, выпол¬ненные на основе таких представле¬
ний, действительно приводят к выво¬
ду о возможности возникновения
звуковых волн с частотой максимума
порядка 100 гц.«NEW SCIENTIST»,
т. 36, 1967, № 571, стр. 416
(Англия)НЕВИДИМЫЙ СВЕТ
СТАНОВИТСЯ
ВИДИМЫМИнфракрасные лучи — невидимое
электромагнитное излучение с длиной
волны от 0,76 до 500 (! — было от¬
крыто в 1800 г. английским астроно¬
мом В. Гершелем. В настоящее время
удалось преобразовать этот невиди¬
мый человеческим глазом свет в ви¬
димый. Созданное в США для этой
цели устройство представляет собой
«бутерброд» из перемежающихся
слоев различных полупроводниковых
материалов. Инфракрасное излучение
падает на фотодетектор из антими-
нида индия и преобразуется в види¬
мый свет в фотоэмиттере из арсенид-
фосфида галлия.«Бутерброд» включен в цепь ге¬
нератора электрических импульсов.
Когда импульс тока поступает на «бу¬
терброд», фотодетектор и фотоэмит¬
тер становятся проводящими и обра¬Схема преобразования инфракрасно¬
го света в видимый
Новости науки 111зуется заряжающийся конденсатор
(разделенные друг от друга дырки и
электроны в полупроводниковом фо¬
тодетекторе выступают в роли пла¬
стин конденсатора с запирающим сло¬
ем между ними в роли диэлектрика).
При отсутствии импульса фотодетек¬
тор снова запирается и конденсатор
разряжается со скоростью, завися¬
щей от интенсивности инфракрасного
излучения, которое поступает в фото¬
детектор через прозрачную металли¬
ческую пластинку и слой окисла. Во
время следующего импульса сила
тока конденсатора будет связана с
уровнем инфракрасного излучения
(сила тока определяется количеством
электричества, требующемся для вос¬
становления заряда конденсатора).
Поскольку испускаемый фотоэмитте¬
ром свет зависит от тока, протекаю¬
щего через «бутерброд» в течение
каждого импульса, существует прямая
связь между интенсивностью падаю-
цего инфракрасного излучения и ин-
/енсивностью испускаемого видимого
:аета.Первые эксперименты, проведен¬
ные Р. Дж. Феланом, показали, что
инфракрасное излучение интенсивно¬
стью 100 микровагт/см2 преобразует¬
ся в видимый свет, воспринимаемый
невооруженным глазом. Однако мож¬
но увидеть и более слабые интенсив¬
ности, если использовать усилитель
видимого света.(«ATOMES»,
т. 22, 1967, № 245, стр. 470—472
(Франция)зал, что обнаруженные углеводороды
действительно ведут свое происхож¬
дение от двух различных типов био¬
логических молекул: липидов и иэо-
преноидов. Последние особенно ин¬
тересны, ибо их производные фитан
(С2„Н42) и пристан (Ci9H40) входят в
состав молекулы хлорофилла. Был
исследован целый ряд образцов оса¬
дочных пород возрастом от 1 до
2,7 млрд лет и почти во всех най¬
дены фитан и пристан. Доказано так¬
же, что молекулы углеводородов,
содержащиеся в таких породах и в
метеоритах, строго тождественны.«DIE TECHNIK»,1967, № 12, стр. 787—788
(ГДР)МАЯТНИК
НА ТЕЛЕБАШНЕТелевизионные башни, как и дру¬
гие высотные сооружения, испыты¬
вают большие ветровые нагрузки.
Резкие порывы ветра вызывают зна¬чительные и многократные колебания
башен, серьезно осложняющие рабо¬
ту телевизионных и радиостанций.
Дело в том, что станции направлен¬
ного действия могут функциониро¬
вать без помех только в том случае,
если мачты для подвески антенн не
отклоняются от вертикального поло¬
жения на сколько-нибудь значитель¬
ный угол. Приходится считаться и
с тем, что обслуживающий персо¬
нал с трудом переносит ветровую
качку.Дрезденскими инженерами скон¬
струировано оригинальное приспо¬
собление — амортизационный маят¬
ник— для уменьшения размахов ко¬
лебания телевизионных башен. Впер¬
вые такой маятник был установлен
на вершине телевизионной башни в
Дрездене (высота 262 м).Массивный маятник подвешива¬
ется к перекрытию последнего этажа
башни и соединяется с ее боковыми
стенками двумя гидравлическими
амортизаторами. Массивное тело
маятника совершает при раскачива¬
нии башни колебания с собственной
частотой и амплитудой, не совпадаю¬
щей с частотой и амплитудой коле¬
баний самой башни. В результате в
гидравлических амортизаторах возни¬
кает трение, которое поглощает энер¬
гию, накачиваемую ветром в высот-громоотвод
сигнальные огниОРГАНИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА
В МЕТЕОРИТАХАнализ химического состава ме¬
теоритов до сих пор не давал опре¬
деленного ответа на вопрос о харак¬
тере обнаруживаемых в них органи¬
ческих веществ и, самое главное, о
возможности их биологического про¬
исхождения. Работы американских
химиков Оро и Купера, выполненные
в Хьюстонском университете (Техас),
позволяют существенно продвинуться
вперед в разрешении этих проблем.Изучались молекулы предельных
углеводородов, находимые как в не¬
которых метеоритах, так и на Земле
в докембрийских осадочных отложе¬
ниях. Можно точно доказать, явля¬
ются 'ли эти вещества продуктами
распада более сложных органических
веществ биологического происхож¬
дения, или нет. Детальный анализ,
выполненный Оро и Купером, пока-— подвески маятникагидравлическиеамортизаторымаятникСхема амортизацпонногот'маятника на Дрезденской телебашне
112 Новости наукимое сооружение. Можно предста¬
вить себе физическую природу яв¬
ления и так: энергия ветра трансфор¬
мируется в энергию колебаний
маятника, которые не влияют (в от¬
личие от раскачивания самой башни)
на работу теле- и радиопередатчи¬
ков.Расчеты показали, что использо¬
вание амортизационных маятников
значительно уменьшает необходимый
запас прочности высотных сооруже¬
ний, а следовательно, и расход вы¬
сокопрочных строительных матери¬
алов.«WISSENSCHAFT UND FORT-
SCHRITT»,1967, № 10, стр. 451 (ГДР)АЛМАЗНЫЙ
ТЕРМОМЕТРСинтетические алмазы были ус¬
пешно использованы в ГДР для из¬
готовления термометров сопротивле¬
ния. У алмазов есть существенные
преимущества перед другими мате¬
риалами, применяющимися для тех
же целей,— они очень стабильны
и одновременно обладают высо¬
кой теплопроводностью. Последнее
их свойство дает возможноть ал¬
мазным термометрам быстро реаги¬
ровать на резкие изменения темпе¬
ратуры.Миниатюрные термометры, изго¬
товленные на алмазах, легко вмон¬
тировать в различного типа зонды и
другие приборы. Незаменимы они в
тех случаях, когда необходимо про¬
водить серии быстро следующих
друг за другом измерений темпера¬
туры. Очень важно, что диапазон их
действия необычайно широк: от —200
до +650° С.«SCIENCE ЕТ VIE», т. CXI, 1967,
№ 596, стр. 43 (Франция)«ВОЛШЕБНЫЕ» ОЧКИЛюбопытный электронный аппа¬
рат, внешне напоминающий солнце¬
защитные очки, сконструирован ра¬
диоинженерами из ФРГ. Стоит их на¬деть, как человек быстро погружает¬
ся в глубокий сон.В очки вмонтирован блок миниа¬
тюрных электродов, прикасающихся к
векам. При включении аппарата в
электроды начинает поступать элек¬
трический ток (от небольшого пере¬
носного генератора, устанавливаемого
у постели). Слабые импульсы, посы¬
лаемые этим генератором (мощность
их не превышает тысячной до¬
ли мощности, потребляемой обыч¬
ной электрической лампочкой), воз¬
действует на нервные центры, управ¬
ляющие сном, и через 5—10 мин.
после включения аппарата человек
засыпает.«TECHNICAL NEWS BULLETIN»,
т. 51, 1967, № 9, стр. 193 (США)ПИРО¬
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ДАТЧИКИВ Институте материалов Нацио¬
нального Бюро Стандартов (США) ис¬
следована возможность использова¬
ния пироэлектрических кристаллов в
качестве датчиков для регистрации
незначительных изменений темпера¬
туры. Принцип действия новых датчи¬
ков основан на том, что асимметрич¬
ные пироэлектрические кристаллы
поляризуются даже при крайне ма¬
лых разностях температуры (когда
она остается постоянной, электриче¬
ской поляризации кристалла не наб¬
людается). Пироэлектрический тер¬
мометр способен фиксировать раз¬
ности температур менее одной мил¬
лионной градуса.Были изучены три типа керами¬
ческих материалов — два из них со¬
стояли из титанатов свинца и цирко¬
ния, а третий — из титаната бария.*
Оказалось, что титанат бария из-за
наличия многих фазовых переходов
в нем не может применяться в ка¬
честве стабильного термометра, тог¬
да как керамические материалы из
титанатов свинца и циркония при¬
годны для этой цели.Пироэлектрический термометр с
чувствительным элементом из этих
керамик дает возможность проводить
измерения температур в области от4	до 300° К. Такой прибор*, может
быть весьма полезен для калоримет¬
рии или в детекторе электромагнит¬
ного изучения, где надо фиксиро¬
вать изменения температуры поряд¬
ка миллионных долей градуса.«SCIENCE NEWS»,
т. 91, 1967, № 17, стр. 412
(США)ЭЛЕКТРОННОЕ ОКОЭлектронную модель глаза голу¬
бя создали специалисты по радио¬
электронике из штата Калифорния
(США). Модель глаза смонтирована
из 145 фотоэлементов; 50 других
электронных узлов имитируют нерв¬
ные клетки.Электронное око способно опре¬
делять направление и скорость дви¬
жения тех или иных предметов, их
форму и размеры. По мнению спе¬
циалистов, новый электронный аппа¬
рат окажется полезным в радиолока¬
ции.«СОВЕТСКАЯ ГЕОЛОГИЯ»,
1967, № 11, стр. 85—91ЗОЛОТО
УЗБЕКИСТАНАЗолото в Узбекистане добывалось
еще в глубокой древности. Этот про¬
мысел достиг расцвета в IX—XII вв.
Древние рудокопы проходили гор¬
ные выработки до глубины 100—
150 м, иногда даже ниже уровня
грунтовых вод. Однако исторические
события XII—XIII вв., потрясшие
Среднюю Азию, привели к резкому
упадку горных промыслов. Почти все
золотые рудники были заброшены.О	добываемом некогда в Узбекистане
золоте сохранились лишь предания.В последние годы на западе Кы¬
зылкумов геологи открыли и разве¬
дали крупное месторождение золота
Мурун-тау ■. Несколько позднее про¬
мышленные запасы золота были вы¬
явлены и в других районах респуб¬
лики.Наиболее продуктивны, несмотря
на свою малочисленность, месторож¬
дения, образовавшиеся в каменно¬
угольный период. Месторождения
этого возраста размещаются в мощ¬
ных окварцованных зонах, и добыча
руды на них, например в Мурун-тау,
может осуществляться наиболее эко¬
номичным открытым способом — в
карьерах.1 См. «Природа», 1966, N° 11,стр. 40.
Новости науки 11Довольно многочисленна и груп¬
па месторождений пермского возра¬
ста, распространенных как в Запад¬
ном, так и в Восточном Узбекистане.
Некоторые из них уже эксплуатиру¬
ются. Для них характерно высокое
содержание золота, а в ряде случаев
серебра, меди, висмута и теллура.Рудные тела таких месторожде¬
ний, как правило, представлены квар¬
цевыми жилами различной мощности
или системами мелких сближенных
прожилков кварца в сильно оквар-
цованных вмещающих вулканогенных
или интрузивных породах — андеэи-
товых порфиритах и их туфах, грани¬
тах и сиенито-диоритах.Металлогенические исследования
позволили выделить в пределах За¬
падного Узбекистана восемь золото¬
рудных поясов, включающих более
40 перспективных площадей и 11 руд¬
ных полей. В Восточном Узбекистане
выдвигается для проведения поисков
на золото 34 площади, в том числе
в Чаткало-Кураминском регионе 21
площадь. Здесь, в Приташкентском
районе, находятся два крупных горно¬
рудных промышленных узла — Алма-
лыкский и Ангренский. Расположен¬
ный в Алмалыке горнообогатительный
комбинат значительно облегчит про¬
мышленное освоение разведанных и
разведуемых месторождений, добыча
золота на которых может быть орга¬
низована в максимально краткий срок
и не потребует больших капитало¬
вложений.Потенциальные возможности рес¬
публики по золоту далеко еще не
раскрыты. Сделаны только первые
шаги, но уже сейчас нет сомнений в
том, что в ближайшие годы в Узбеки¬
стане будут открыты новые крупные
месторождения благородного ме¬
талла.Выдающиеся открытия узбекских
геологов послужили толчком к даль¬
нейшим исследованиям на территории
всей Средней Азии. В результате зо¬
лото было обнаружено и в других
среднеазиатских республиках.«NEW SCIENTIST»,
т. 35, 1967, № 563, стр. 598
(Англия)НОВЫЙ изотоп
МЕНДЕЛЕЕВИЯПредседатель Комиссии по атом¬
ной энергии США Гленн Сиборг, вы¬
ступая на открытии новой радиохими¬
ческой лаборатории в Калифорний¬
ском университете, сообщил, что налинейном ускорителе тяжелых ионов
в Бёркли синтезирован новый изотоп101-го элемента — менделеевия. Me25*
получен при бомбардировке эйнштей¬
ния ионами гелия. Наиболее замеча¬
тельное свойство нового изотопа —
продолжительность его периода по¬
лураспада, равная двум месяцам (он
распадается с испусканием а-части-
цы, превращаясь в эйнштейний-254).
Сбылась давняя надежда радиохи¬
миков — впервые экспериментально
подтверждено существование среди
тяжелых трансплутониевых элемен¬
тов относительно долгоживущего изо¬
топа. Me258 не является самым тяже¬
лым известным изотопом, в 1964 г.
в СССР был синтезирован изотоп
104-го элемента — курчатовия с мас¬
совым числом 260.Ядро Me256 содержит 101 протон
и 157 нейтронов и относится к клас¬
су нечетно-нечетных. Для этой группы
ядер характерен более длительный
период полураспада по сравнению с
расчетным (так, для Me258 период по¬
лураспада был рассчитан равным
лишь около 10 час.). Необычайно дли¬
тельный период полураспада Me258
(другие изотопы трансплутониевых
элементов относятся к очень корот-
коживущим) дает возможность ра¬
диохимикам получить сравнительно
большие количества менделеевия для
анализа химических свойств этого
элемента.«ВЮСН1М1СА ЕТ BIOPHYSICA
А СТА»,т. 147, 1967, № 2, стр. 324—333ГЕМОГЛОБИН
РАЗЛАГАЕТ
ПЕРЕКИСЬ
ВОДОРОДАМартин Смис и Уильям Бек
(США) обнаружили у гемоглобина,
белка, переносящего кислород, пер-
оксидазную активность, т. е. спо¬
собность разлагать Н2О2, окисляя при
этом различные органические соеди¬
нения. По своему строению гемогло¬
бин похож на фермент пероксидазу:
оба они содержат белок, с которым
связано сложное органическое веще¬
ство порфирин с ионами железа внут¬
ри него. Различия между ними каса¬
ются их белковой части 1 и валент¬
ности железа — у гемоглобина оно1 Гемоглобин содержит белок гло¬
бин, состоящий из четырех белковых
субъединиц — двух так называемых
a-цепей и двух отличающихся от них
P-цепей, а пероксидаэа содержит гли¬
копротеид, т. е. белок, связанный с
полисахаридом.двухвалентно Fe2+, а у пероксида-
зы — трехвалентно Fe3+. Хотя при
переносе кислорода валентность же¬
леза в гемоглобине не изменяется,
можно ожидать, что при проявлении
пероксидазной активности гемо¬
глобина осуществляется реакция
Fe2+ ** Fe3+.Активность субъединиц гемогло¬
бина в расщеплении перекиси водо¬
рода оказалась ниже, чем перокси-
дазная активность полной молекулы
гемоглобина. Очевидно, это объяс¬
няется взаимодействием а- и (1-це¬
пей в молекуле белка. В пользу
этого предположения говорит и тот
факт, что активность гемоглобина Н
(оч состоит из четырех P-цепей) ни¬
же, чем гемоглобина А (содержит
две а- и две P-цепи). Авторы предпо.
лагают, что в результате взаимодей¬
ствия а- и P-цепей происходит изме¬
нение пространственной конфигура¬
ции гема — порфирина, связанного с
железом. Это приводит к увеличению
пероксидазной активности гемоглоби¬
на А по сравнению с гемоглобином
Н и субъединицами гемоглобина А.«ARCHIVES BIOCHEMISTRY
AND BIOPHYSICS»,
т. 121, 1967, № 3, стр. 563—575
(США)СТРУКТУРА
ФЕРРЕДОКСИНОВФерредоксины — простейшие бел¬
ки, участвующие в переносе электро¬
нов в процессах фотосинтеза, фикса¬
ции молекулярного азота и биосин¬
теза таких органических кислот, как
пировиноградной (из активированной
уксусной кислоты и СОг) и а-кетоглю-
таровой (из янтарной и СОг — при
синтезе происходит восстановление
кислоты и окисление ферредоксина).
За последние годы ферредоксины
были обнаружены у ряда анаэробных
и фотосинтезирующих бактерий и в
хлоропластах высших растений. В
1966 г. М. Танака, Т. Накасима, А.
Бэнсон, Г. Мауэр и К. Ясунобу из
Гавайского университета расшифро¬
вали структуру ферредоксина азот-
фиксирующей анаэробной бактерии
Clostridium pasteurianum. В 1967 г. А.
Бэнсон, Г. Мауэр и К. Ясунобу выяс¬
нили последовательность аминокис¬
лот в ферредоксине из родственного
вида бактерий Clestridium butyridium.
Этот ферредоксин оказался в два ра¬
за активнее изученного ранее. По
своему строению они отличаются де¬
вятью аминокислотами. Ниже пока¬
зана последовательность аминокислот8 Природа, Л* 3
114 Новости наукидля ферредоксина из Clostridium bu-
tyridium, а в скобках указаны амино¬
кислоты, стоящие на том же месте
у ферредоксина из С. pasteurianum.1Ала—Фен (Тпр)—Вал(Лиз)—Илей—
—АспГШг(Ала) — Асп—Сер — Цис—
10—Вал—Сер—Цис—Гли—Ала—Цис—
15—Ала—Гли(Сер)—Глю—Цис—Про—
2°—Вал—Сер (AcnNH2) —Ала—Плен—
25	26—Тре (Сер) — Глю1Ш2 — Гли —Аси—29	30—Тре (Сер) —ГлюШ12(Илей)—Феи—35—	Вал — Илей — Асп — Ала —Асп—40—	Тре — Цис — Илей — Асп — Цис——	Гли — AcnNHj— Цис — Ала —45—AcnNH2—Вал — Цис—Про —Вал—
50—Гли—Ала—Про — AcnNH2 (Вал) —55—rflioN Н2—Гли-СООНИнтересно отметить, что количе¬
ство аминокислот у обоих ферредок-
синов одинаково — 55 и одинаковы
последовательности от 30-й до 52-й
аминокислоты. Последовательность
аминокислот от 29-й до 55-й повторя¬
ет (за исключением 33-й аминокис¬
лоты) участок молекулы от первой
до 26-й аминокислоты. В обоих бел¬
ках с семью цистеинами связаны ато¬
мы железа.«SCIENCES ЕТ AVENIR»,
1967, № 248, стр. 473
(Франция)РАЗРУШЕНИЕ
ХРОМОСОМ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ
ЛСДВ лаборатории Нью-Йоркского
университета под руководством Коге¬
на исследовалось воздействие ЛСД
(популярного в США наркотического
средства, галлюциногена) на струк¬
туру хромосом. ЛСД добавлялся к
здоровой культуре лейкоцитов чело¬
века. Дальнейшие наблюдения за
этой культурой показали, что в ней
значительно возрастает число нару¬
шений структуры (перестройка и раз¬
рыв молекулярных цепей). В зависи¬
мости от дозы ЛСД и времени на¬
блюдения отмечено от 2 до 10 таких
нарушений.Исследования проводились также
на лейкоцитах, непосредственно взя¬
тых у больных, принимавших ЛСД, и
привели к аналогичным результатам.
Согласно предварительным заключе¬
ниям, ряд нарушений хромосом, ко¬
торые можно приписать воздействию
ЛСД, сходен с нарушениями, вызы¬
ваемыми канцерогенными вещест¬
вами.«BIOLOGIAE KORLEMENYEK»,
т. 14, 1967, № 2, стр. 113—120
(Венгрия)МИКРООРГАНИЗМЫ
В АТОМНОМ
РЕАКТОРЕВ облучаемой воде эксперимен¬
тального атомного реактора на Чел-
леберце мощностью 2,5 Мвт были
обнаружены микроорганизмы Syne-
chocystis minuscula Woronichin, Rome-
ria gracilis Korzw., Ankistrodesmus fal-
catus Ralfs, приспособившиеся к этим
необычным условиям. Микроорганиз¬
мы находились как в воде первично¬
го и вторичного циркуляторов, так и
в воде бака, служащего для хранения
перегоревших тепловыделяющих эле¬
ментов. Поразительно, что в воде
первичного циркулятора удалось вы¬
явить одну синюю водоросль.«ATOMES»,
т. 22, 1967, № 246, стр. 537
(Франция)ЭЛЕКТРОЛОГО-
ГРАФИЯВо Франции разработана ориги¬
нальная методика для объективной
диагностики ряда психических забо¬
леваний и расстройств речи. Установ¬
ка для электрологографии состоит из
электронного осциллографа, на вход
которого одновременно подаются
данные, снимаемые микрофоном и
электроглоттографом — прибором, в
котором ток высокой частоты моду¬
лируется колебаниями голосовых
связок пациента посредством двух
электродов, помещенных в Области
горла. Анализ различных характери¬
стик речи пациента—амплитуды, ча¬
стоты, тембра и т. п. и сравнение по¬
лученных с помощью этой установкиданных с контрольными измерениями
здоровых людей позволяют детально
и точно выявить аномалии речи.«ELECTRONICS»,
т. 40, 1967, № 11, стр. 211—219
(США)ДИАГНОЗ СТАВИТ
ТОНОГРАФКровяное давление человека
обычно никогда не бывает постоян¬
ным. Оно меняется по нескольку раз
в день в зависимости от психических
переживаний, эмоций и физических
напряжений, испытываемых тем или
иным человеком. Поэтому даже при
регулярном посещении пациентом
клиники далеко не всегда можно ус¬
тановить истинную картину динамики
его кровяного давления, а тем бо¬
лее выяснить причину того, что кон¬
кретно и когда именно вызвало по¬
вышение давления.Однако на эти вопросы можно
легко ответить при использовании
тонографа — миниатюрного датчика е
портативной приставкой, созданной
шведскими инженерами.Датчик тонографа с чувствитель¬
ным элементом (он имеет вид широ¬
кого кольца) надевается на большой
палец руки. Питание и прочие узлы
аппарата размещены в приставке, ко¬
торую можно положить в карман
пиджака, в дамскую сумочку и т. д.Аппарат через равные промежут¬
ки времени автоматически включает¬
ся и вычерчивает кривую давления.
Таким образом, человек, что бы он
ни делал и где бы ни находил¬
ся— дома, на работе, в автомобиле,
на прогулке и т. д.,— постоянно ока*
зывается под неусыпным надзором
электронного лаборанта.Использование тонографа позво¬
лило сделать ряд интересных и порой
весьма неожиданных наблюдений. В
экспериментах, которые в течение
полугода проводил д-р Леви (Сток¬
гольм), было, например, установлено,
что у категории людей, считавшихся
на основе обычных клинических об¬
следований гипертониками, давление
в обыденных условиях оказывалось
нормальным. Случалось и наоборот:
при врачебных осмотрах повышения
давления у пациентов не отмечалось,
и только применение тонографа по¬
зволяло выявить у них скрытую ги¬
пертоническую болезнь.
ВРЕМЯ—ТКАНЬ ЖИЗНИН. Л. АгаджанянБИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ
Изд-во «Медиципа», 1967 г., 120 стр.,
ц. 19 коп.Как известно, понятие «жизнь»
характеризуется не одним отдель¬
но взятым признаком, а определен¬
ной совокупностью их, не встречаю¬
щейся у объектов неживой приро¬
ды. Такая совокупность признаков,
характеризующих жизнь, включает
в себя прежде всего сложную и по¬
строенную на основе нуклеиновых
кислот, белков, липидов, углеводов
и воды структурную организацию.
Любая живая система вместе с тем
постоянно находится в состоянии
обмена веществ с окружающей сре¬
дой, является саморегулирующейся
и самовоспроизводящейся системой
и обладает способностью развивать¬
ся за счет веществ и энергии внеш¬
ней среды.Жизненные явления протекают
не только в пространстве, но п во
времени. Способность живых орга¬
низмов измерять время впервые бы¬
ла обнаружена еще в 1729 г. л —
что знаменательно — не биологом
и не врачом, а астрономом, изуча¬
ющим законы небесной механики.Существование у живых организ¬
мов внутренней способности изме¬
рять время и составляет суть про¬
блемы биологических ритмов. Хотя
честь разработки проблемы воспри¬
ятия времени принадлежит И. М. Се¬
ченову, у нас этому вопросу — в
отличие от сложившегося за рубе¬
жом положения — не отводится, к
сожалению, должного внимания.
Вот почему выход в свет вниги
Н. А. Агаджаняна «Биологические
ритмы»'' несомненно восполнит су¬
ществующий (и весьма досадный)
пробел в современной отечественной
литературе.В книге рассматриваются мате¬
риалы о суточном ритме темпера¬
туры тела, деятельности сердечно¬
сосудистой системы, органов пище¬
варения и выделения. Ориентировка
во времени связана с удовлетворе¬
нием таких биологических потреб¬
ностей, как самосохранение и раз¬
множение. Показано также важное
значение связи биологических рит¬
мов с продолжительными периоди¬
ческими явлениями в природе, а
именно: приливами, фазами Луны и
сезонными изменениями. Две по¬
следние главы книги посвящены
соотношению проблемы биологиче¬
ских ритмов с актуальными вопро¬
сами биологии, медицины и космо¬
навтики. Если восприятие времени
у животных — явление только био¬
логического порядка, то у человека
оно качественно отлично, ибо скла¬
дывается в процессе исторического
развития, в условиях социально¬
производственной практики. Обо
всем этом рассказывается популяр¬
но и увлекательно.Обычно читатели предъявляют
два требования к научно-популяр¬
ным книгам: они должны быть стро¬
го научными и в то же время живо
и интересно написанными, целиком
доступными для понимания. Автор
книги «Биологические ритмы» пол¬
ностью справился с этими требова¬
ниями.Вместе с тем хочется предупре¬
дить читателя, что не только науч¬
ную, но и научно-популярную ли¬
тературу надо читать вдумчиво,
внимательно следить за логикой по¬
вествования, ибо «читать, не размы¬
шляя, все равно, что есть и не пе¬
режевывать».В книге «Биологические ритмы»
некоторые работы по отдельным
специальным вопросам автор созна¬тельно и, на наш взгляд, правильно
налагает так, как это представлено
в трудах самих ученых, чтобы ради
популярности не упростить и не
вульгаризировать ту или иную про¬
блему. Все это придает книге извест¬
ную документальность и научную
достоверность.Книга Н. А. Агаджаняна «Био¬
логические ритмы» относится к на¬
учно-популярной литературе, но она
несомненно будэг полезна и цлгг на¬
учных работников многих специаль¬
ностей. В связи с этим приходится
сожалеть, что в книге нет указателя
литературы, хотя при изложении
тех ила иных фактических данных
автор всегда ссылается в тексте либо
на свои собственные работы, либо
на работы отечественных и зару¬
бежных авторов.Книга хорошо издана, читается
легко и с неослабевающим интере¬
сом, и это прежде всего потому, что
в ней обобщен большой научный ма¬
териал по проблеме, которая слабо
освещена в литературе, особенно в
отечественной. Однако главы книги
не равноценны, некоторые разделы
написаны слишком сжато, конспек¬
тивно. Создается впечатление, что
автор не может выйти за пределы
заранее установленного объема ра¬
боты.Мы надеемся, что эта книга
принесет пользу и будет способство¬
вать развитию и пропаганде столь
важной и перспективной проблемы,
какой является проблема биологи¬
ческих ритмов.«Берегите время — это ткань, из
которой сделана жизнь». Этими сло¬
вами английского автора Ричардсо¬
на заканчивается книга Н. А. Агад¬
жаняна.Академик В. В. П а р и н
Ив КнигиСОКРОВИЩА «ЧЕРНОЙ ПАСТИ»А. И. Дзенс-Литовский
КАРА-БОГАЗ-ГОЛИзд-во «Недра», 1967,94 стр., д. 19 коп.Для изучения берегов Кара-Бо¬
газ-Гола «мрачных и как бы устра¬
шающих мореплавателя», где власт¬
вуют «токмо соль, пески и все уби¬
вающая жара», требовались не
только глубокие научные познания,
но и отвага. И тем, что эта «Черная
пучина» известна теперь как уни¬
кальнейшее месторождение солей,
мы обязаны трудам таких выдаю¬
щихся русских путешественников,
как А. Бекович-Черкасский, Ф. И. Са¬
мойлов, Г. С. Карелин. В книге
А. И. Дзенс-Литовского впервые си¬
стематически изложена история изу¬
чения этого водоема — одна из за¬
мечательных глав русского земле¬
ведения.В гигантскую плоскодонную
чашу, занятую заливом, ежегодно
поступает 130 млн. т солей. До со¬
временного падения уровня Каспия
эта цифра была почти вдвое больше.
Но колебания уровня моря сопро¬
вождались не только количествен¬
ными изменениями. Чередование
трансгрессий и регрессий Каспий¬
ского моря отмечалось в отложениях
Кара-Богаз-Гола, как в записной
книжке. Пласты каменных солей
формировались в засушливые пери¬
оды, с наступлением моря они пере¬
крывались слоями гипсово-глинисто¬
карбонатных илов. В таких слоях,
разделивших пласты солей, сохра¬
нились раковины моллюсков, изуче¬
ние которых позволило весьма точно
датировать все горизонты соленосной
толщи и сопоставить их с одновоь-
растными отложениями Каспийско¬
го моря. Все это, вместе с другими
данными регионального характера,
позволило автору весьма доказатель¬
но нарисовать историю Кара-Богаз-
Гола в неразрывной связи с геоло-1 В переводе с туркменского
«Черная пасть» или «Черная пучина».гической историей всего Каспийско¬
го региона и смежных территорий.
В соляных пластах были открыты
погребенные рассолы, ставшие сырь¬
ем для получения сульфатных со¬
лей *. Поистине редчайший случай,
когда геологическая история слилась
с историей исследования и освое¬
ния, и даже с изменением комплек¬
са живых существ — ведь среди них
обнаружены и такие, для которых
пересыщенный рассол оказался
вполне приемлемой средой обита¬
ния!Широкое и планомерное изуче¬
ние соляных ресурсов этих пустын¬
ных и труднодоступных районов на¬
чалось с первых лет Советской влас-
пи, и с 1923 г. уже проводилась ко¬
оперативная эксплуатация выбросов
новосадки мирабилита. С неослабе¬
вающим интересом читаем мы о
дальнейшей истории развития про¬
мыслов, об организации здесь совре¬
менной — бассейновой добычи солей,о	новых поселках, морских прича¬
лах, дорогах... Все эти годы, вплоть
до настоящего времени, велись ис¬
следования природы района Кара-
Богаз-Гола, изучались его соляные
богатства, геологическое строение и
сложный, изменчивый гидрохимиче¬
ский режим залива, определявший
возможности и способы добычи цен¬
ных минеральных солей — необходи¬
мого сырья для химической и маг¬
ниевой промышленности, сельского
хозяйства, цветной металлургии-, ме¬
дицины и т. д.Сейчас добывается лишь неболь¬
шая часть из сконцентрировавшихся
в заливе миллиардов тонн хлорид?
ных и сульфатных солей магния,
натрия, калия и других элементов.
При этом стоимость добываемого
ныне сульфата натрия в три раза
меньше стоимости продуктов, иду¬
щих сегодня в отходы. Будущее Ка¬
ра-Богаз-Гола — в организации це¬
лого комплекса предприятий хими-1	Это произошло послв*-того, как
в 1939 г. поверхностная рапа (соля¬
ной раствор) залива обесценилась
ввиду увеличения концентрации и
выпадения в осадок галита.ческой промышленности, базирую¬
щейся на эксплуатации донных за¬
пасов смешанных солей, заключен¬
ных в них рассолов и поверхност¬
ной рапы. Однако создание такого
комплекса в условиях пустынных
районов, пока еще не обеспеченных
топливом, транспортом, питьевой во¬
дой, может решаться лишь на основе
глубоких исследований и в тесной
связи с рядом проблем освоения
всего Закаспия.Рассмотрев эти проблемы, в том
числе и такие актуальнейшие для
всего района Каспийского моря, как
регулирование уровня Каспия и про¬
блема пресной воды, автор рисует
широкий, но вполне конкретный
план развития Прикарабогаэья в
комплексе с соседними территори¬
ями — прежде всего с нефтяным
Мангышлаком. Однако надо отме¬
тить, что в деле опреснения соленой
воды сегодня нам следует исполь¬
зовать уж скорее не опыт США или
Алжира, сведения о которых при¬
водит автор, а достижения советских
ученых и техников, создавших от¬
личный опреснитель морской воды
в новом городе Шевченко, а ныне
разрабатывающих методы исполь¬
зования солнечной энергии для пе¬
регонки соленой воды.Колоссальные исследования,
развернувшиеся в настоящее время
в Прикарабогазье, ежегодно достав¬
ляют огромное количество нового
материала. Поэтому хотелось бы
пожелать, чтобы при следующем из¬
дании книги подробнее были осве¬
щены такие интереснейшие вопросы,
как происхождение бессточных п:га-
дин, освоение в бальнеологических
целях рассолов и грязевых отложе¬
ний соляных озер района, перспек¬
тивы использования местного строи¬
тельного камня-ракушняка и т. д.
Следует также устранить некоторые
неточности в объяснении специаль-
ных терминов.Ю. М. К л е й н е р
Кандидат географических
наук
Москва
По страницам научных журналовПО СТРАНИЦАМПРИШЕЛЬЦЫ ИЗ СРЕДИЗЕМНОГО МОРЯИ. И. Пузанов.МЕДИТЕРРАНИЗАЦИЯ ФАУНЫ
ЧЕРНОГО МОРЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
ЕЕ УСИЛЕНИЯ«Зоологический журнал», т. XLVI,
1967, вып. 9.Средиземноморские рыбы и дру¬
гие животные могут проникать в
Черное море через узкий пролив
Босфор. Внедрение их в Черное мо¬
ре происходит непрерывно, но лишь
немногие формы приспосабливаются
к меньшей солености вод этого бас¬
сейна. По-видимому, вначале при¬
шельцы из Средиземного моря «при¬
выкают» к необычным для них усло¬
виям существования в Прибосфор-
ском районе, откуда распространя¬
ются вдоль Анатолийского и
Болгарского побережий, а уже затемрасселяются пс всей акватории Чер¬
ного моря. Так, у Анатолийского и
Болгарского берегов довольно давно
известна средиземноморская скум¬
брия (Scomber (Phlumatophorus) colias
Gm.), но лишь недавно ее единичные
экземпляры стали встречаться под
Одессой.Новые формы обнаружены и на
Кавказском побережье. Близ Батуми
прочно обосновался моллюск «пели-
канова нога» (Apozhais pes. peleca-
ni L.), а близ Сухуми — Macfra coral-
lina L., у Поти недавно впервые об¬
наружен краб (Portumnus latipes Pern.),
под Сухуми неоднократно ловили
спинорога (Balistes capriscus Ст.), под
Батуми — мерлузу, или хэка (Merluc-
cius merluccius L.)В ближайшие годы, в результате
зарегулирования Днепра и некоторыхдругих рек Украины, годовой приток
пресной воды в Черное море, со¬
ставляющий около 450 км3, сократит¬
ся более чем на 100 км8. Десятки ку¬
бических километров пресной воды
будут изъяты из влагооборота Чер¬
ного моря в связи со строительством
плотин в бассейнах Дуная, Кубани и
других рек. Это почти не скажется
на средней солености Черного моря,
так как объем воды в нем (537 ООО
км3) очень велик по сравнению с
объемом речного стока. Однако на
солености поверхностных обитаемых
слоев воды новый гидрологический
режим неизбежно отразится. Ее
увеличение облегчит средиземно¬
морским пришельцам вторжение
в Черное море, что, безусловно,
не пройдет бесследно для абори¬
генов.ГИПОТЕЗА О ПЫЛЕВОМ ОБЛАКЕ ЗЕМЛИ НЕСОСТОЯТЕЛЬНАБ. П. Константинов, М. М. Бредов
Е. П. МазецЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ,
СВИДЕТЕЛЬСТВУЮЩИЕ ПРОТИВ
ГИПОТЕЗЫ О ПЫЛЕВОМ ОБЛАКЕ
ЗЕМЛИ«Доклады АН СССР», т. 174, 1967, № 3Космическая пыль. Долгое время
единственным доказательством ее су¬
ществования был Зодиакальный
свет — явление, происходящее из-за
рассеяния солнечного света на мель¬
чайших космических пылинках. Появ¬
ление космических ракет позволило
удостовериться в ее существовании
непосредственно на опыте. На искус¬ственные спутники Земли и автома¬
тические станции, запускаемые к
Луне, Венере и Марсу, стали ставить
специальную регистрирующую аппа¬
ратуру. Полученные в ходе этих эк¬
спериментов результаты говорили о
том, что концентрация пыли в меж¬
планетном и околоземном простран¬
стве неодинакова — возле Земли ко¬
личество пыли в тысячи, а то и в
сотни тысяч раз больше. На основа¬
нии этого факта возникла гипотеза о
существовании пылевого облака во¬
круг Земли.Для исследования пылевого об¬
лака чаще всего применяются пьезо¬
электрические датчики, преобразую¬
щие механические колебания (ударналетающей пылинки) в электриче¬
ские сигналы. Именно при помощи
датчиков такого типа и было откры¬
то пылевое облако. Применялись и
другие типы регистраторов. Напри¬
мер, газонаполненные ячейки с
встроенными в них манометрами. При
попадании пылинки в ячейку ее стенка
прорывалась, давление к ячейке па¬
дало, и манометр сообщал об этом
событии. Применялись в качестве ре¬
гистраторов и тонкие конденсато¬
ры, пробивая их пластины, пылевая
частичка вызывает кратковременное
короткое замыкание, что сразу же
фиксируется радиоаппаратурой.Но странное дело, данные, полу¬
ченные на пьезоэлектрических дат-
118 По страницам научных журналовчиках, резко расходились с данными,
полученными на газонаполненных
ячейках и конденсаторах.Микрометеориты изучались и в
Ордена Ленина Физико-техническом
институте им. А. Ф. Иоффе АН СССР.
Здесь в астрофизическом отделе
акад. Б. П. Константинов, М. М. Вере¬
дов, Е. П. Мазец подвергли самому
тщательному анализу системы, в ко¬
торых применялись пьезоэлектриче¬
ские датчики. В ходе работ было вы¬
яснено, что при изменении темпера¬
турных режимов в таких системах
возникают «температурные щелчки»,
которые регистрируются аппаратурой
как соударения с пылевыми частица¬
ми. Эти щелчки могут возникать в
элементах крепления пьезоэлектриче¬
ского датчика к поверхности вос¬принимающих удар пластин, в местах
закрепления этих пластин и некото¬
рых устанавливаемых на ней вспомо¬
гательных конструкционных деталях,
а также в самих пьезоэлектрических
элементах из-за различия в темпера¬
турных коэффициентах расширенна
материалов этих элементов и высоко¬
го коэффициента трения. Чтобы пре¬
дохранить датчики от поступления
ложных сигналов, необходимо их аку¬
стически изолировать от возможных
источников помех.Разработанная в Физико-техниче¬
ском институте аппаратура была уста¬
новлена на спутнике «Космос-135».
За 260 часов ее работы зарегистриро¬
вано всего одно попадание микро¬
метеорита. Исправность аппаратуры
проверялась через определенныепромежутки времени специальным
имитатором ударов.На спутнике стоял и второй дат¬
чик, не имеющий акустической изо¬
ляции. Этот второй прибор за 150 ча¬
сов работы дал 205 сигналов. Таким
образом, можно с уверенностью ска¬
зать, что второй прибор регистри¬
ровал, в основном, «тепловые щелч¬
ки». Это подтверждается еще и тем,
что результаты, полученные на пер¬
вом датчике, хорошо согласуются с
экспериментами, проведенными при
помощи газонаполненных ячеек или
тонких конденсаторов, а это все го¬
ворит против гипотезы о существо¬
вании вокруг Земли пылевого облака.Ю. И. Коптев
ЛенинградСЕССИЯ МЕЖДУНАРОДНОЙ
ОКЕАНОГРАФИЧЕСКОЙ КОМИССИИНа пятой сессии Межправитель¬
ственной океанографической комис¬
сии (МОК) были утверждены два
новых больших проекта в области
международных океанографических
исследований: совместное изучение
Средиземного моря (начать реали¬
зацию проекта намечено в 1969 г.) и
совместные океанографические ис¬
следования в районе Антильских
островов.Комиссия решила также расши¬
рить связи и сотрудничество с дру¬
гими международными органами —
в частности, с ФАО и всемирной ме¬
теорологической организацией. В рам¬
ках расширенной программы науч¬
ных исследований решено учредить
постоянный рабочий комитет для
создания всемирной сети плавучих
станций (буи, корабли погоды и др.),
которые помогли бы координации и
ускорению составления океанографи¬
ческой документации. Комиссия ре¬комендовала создание для Западной
Африки специального Центра наук о
море. В его задачи должны войти
подготовка специалистов-океаногра-
фов, а также дальнейшее исследо¬
вание тропической зоны Атлантиче¬
ского океана.Участники сессии подробно изу¬
чили перечень вопросов о подготов¬
ке специалистов. В резолюции по
этому вопросу указывается на необ¬
ходимость следить за тем, чтобы спе¬
циалисты, получившие образование
за границей, возвращались работать
на родину.Участники сессии высказались в'
пользу координации совместных си¬
стематических исследований север¬
ной части Атлантического океана при
активном участии и помощи в этих
исследованиях региональных органи¬
заций. Намечено усилить сотрудни¬
чество заинтересованных стран и в
области изучения южной зоны Ат¬лантического океана. Одновременно
была обсуждена рекомендация, ка¬
сающаяся составления карты еще
неисследованных участков Южно-
Китайского моря в целях организа¬
ции в этом районе океанографи¬
ческих исследований.Участники сессии признали не¬
обходимым проведение междуна¬
родной кампании по изучению и пре¬
дупреждению загрязнения морской
воды. Они также постановили обра¬
зовать рабочую группу для изуче¬
ния юридических аспектов научного
исследования в открытом море.Комиссия поддержала идею орга¬
низации кампании по расширению
МОК, в состав которой в настоящее
время входит 56 государств-членов.В конце своей работы МОК
избрала новый состав бюро, кото¬
рому предстоит работать следую¬
щие два года.«Новости ЮНЕСКО», 1967, № 12
Календарь природы 110КАТАСТРОФИЧЕСКИЙ СЕЛЬ НА ТЕРЕКЕВ ночь с 5 на 6 августа 1967 г.
по Тереку прошел разрушительный
селевой паводок. Он возник в доли¬
не левого притока Терека р. Девдо-
раки (Амали). Дойдя до Терека, сель
на некоторое время перегородил его
русло, образовав естественную пло¬
тину (объемом около 100 тыс. м3) из
крупных валунов и глыб. Когда за¬
пруда была прорвана, по Тереку ус¬
тремился вал крупноглыбовых нано¬
сов мощностью до 5—6 м.В Девдоракском ущелье селевой
поток подмыл правый берег долины
и вызвал мощное оползание горныхФото В. Иогансонпород. Оползнем была разорвана пе¬
ресекающая ущелье линия газопро¬
вода Орджоникидзе — Тбилиси, здесь
возник пожар. В долине Терека на
протяжении 5 км было уничтожено
полотно Военно-Грузинской дороги,
разрушены линии связи и электропе¬
редач. На пути селя оказался Дарь-
яльский мост, но Терек обошел его
справа и проложил себе новое русло.
Таким образом, знаменитый «Чертов
мост» остался ныне «не у дел» (сей¬
час строится новый). Двигаясь вниз
по Тереку, селевой поток сорвал с
места и разбросал по долине массив¬
ные кубы бетонных бун, укреплявших
берег.Ниже Дарьяльского моста на
протяжении 10 км дорога была раз¬рушена лишь частично, деривацион¬
ный тоннель ГЭС забило камнями,
а на левом устое плотины образо¬
вался навал валунов мощностью око¬
ло 1 м. Одновременно с главным се¬
лем по притоку Терека —Белой
речке — прошел еще один сель. В
устье Белой речки возник огромный
конус выноса видимой мощностью
до 12 м, под ним оказались погре¬
бены 8—9-метровые телеграфные
столбы.Изучение этого, по-видимому, од¬
ного из самых крупных селей за
последние полтораста лет, показыва¬
ет, что он должен быть отнесен к ти¬
пу водокаменных потоков. Весьма
приближенно его расход мог дости¬
гать 400—500 мэ/сек.Селевой конус выноса р. Девдораки
120 Календарь природыЗона сплошного разрушения в Дарьяльском ущелье. Справа — остатки дороги и опрокинутыебетонные буныКак уже говорилось, вблизи устья
р. Девдораки мощность селевых на¬
носов составила около 5—6 м. Сред¬
ний размер глыб здесь достигал 2—3	м в диаметре при максимальных
размерах до 6 м (около 50 ма). Через
200 м ниже прорванной запруды вол¬
на начала распластываться и к Дарь-
яльскому мосту снизилась до 3,5 м.
Пятиметровые глыбы окончательно
исчезли только в 1,5 км ниже устья
Девдораки. Заполнителем валунно¬
глыбовых наносов служил песчано¬
глинистый и песчано-щебнистый ма¬
териал. Важно подчеркнуть, что в
выносах преобладают не остро¬
угольные глыбы, а довольно хорошо
окатанные валуны. Значит, основны¬
ми источниками материала, поступав¬
шего в селевой поток, послужили
древние ледниковые и флювиогляци-
альные 1 отложения.Волна селевых наносов, выстлав¬
шая днище долины и поднявшая рус¬
ло реки на несколько метров, выну¬
дила Терек в нескольких участках
проложить себе новое русло. В рас¬
ширениях долины русло Терека раз¬
билось на ряд рукавов. В некоторых
местах (Дарьяльский мост, Дарьяль-
ское укрепление) русло реки сдви¬
нулось на десятки метров в сторону.Каковы же причины образования
селя?В июне — июле 1967 г. атмосфер¬
ные осадки на 160—200% превышали
средние многолетние величины. Дли-1	Водно-ледниковые отложения.тельные дожди насытили почво-грун-
ты и привели к частичному переме¬
щению рыхлых склоновых отложе¬
ний, тем самым послужив как бы
подготовкой к селю. Обильные осад¬
ки в начале августа ! резко увеличили
расход воды р. Девдораки. Кроме
этого, в высокогорьях отмечалось
значительное потепление 2. Оно акти¬
визировало таяние ледников и снеж¬
ников. Это также вызвало повышение
расхода воды в реках и тем самым
способствовало увеличению мощно¬
сти селя.Одновременно с селем по Тере¬
ку другие селевые потоки прокати¬
лись по долинам соседних рек. Осо¬1	За 5—6 августа на метеостанциях
Казбеги-Нижняя выпало 78 мм, а в.
Казбеги-Высокогорная— 184 мм осад¬
ков, т. е. соответственно 50 и 60% ме¬
сячной суммы осадков. Интересно,
что примерно теми же цифрами из¬
мерялись суточные осадки при ката¬
строфическом селе на притоках Тере¬
ка 17 августа 1953 г. (соответственно
73 и 125 мм). Уже в то время мы
оценивали повторяемость разруши¬
тельных селевых паводков через каж¬
дые 12—15 лет. Сель 1967 г. подтвер¬
дил эти предсказания.2	Средние суточные темг&ратуры
для метеостанции Казбеги-Высокогор-
ная на 3—4° превышали обычные ве¬
личины (3 августа 4-6,8°, 4 августа
+ 5,4°).бенно значительные разрушения про¬
изошли в долине р. Баксана.За последние 200 лет сели много
раз разрушали Военно-Грузинскую
дорогу. Большинство из них связано
с внезапным подпруживанием Терека
выносами р. Девдораки '. Однако
в прошлом веке причины казбекских
завалов были непосредственно связа¬
ны со своеобразным режимом Дев-
доракского ледника. Об этом еще
писали известные исследователи Кав¬
каза Г. Абих и др. В XIX а. конец
ледника располагался у входа в уз¬
кое ущелье. Периодические колеба¬
ния ледника и связанное с этим раз¬
ламывание его на части время от
времени приводили к ледяным за¬
прудам а долине, а затем прорыву
их, что и вызывало возникновение
казбекских завалов.Начиная с 70-х гг. прошлого века,
в связи с общепланетарными измене¬
ниями климата, ледники Кавказа на¬
чали интенсивно отступать. Значи¬
тельно отступил и Деадоракский лед-
нмк. С этого времени сели в основ¬
ном стали вызываться катастрофиче¬
скими ливнями. Но разрушительная
сила селевых потоков не только не
уменьшилась, а увеличилась. Да это1 Еще в XIX в. это явление полу¬
чило специальное название «Казбек¬
ских завалов». Падение завалов на¬
долго прекращало сообщение по до¬
роге.
Календарь природы 131Навал селевых наносов на левом устое плотиныСелевой конус Белой речки. Видны верхушки телеграфных столбов
122 Календарь природыТоннель, защитивший дорогу на опасном участке. Справа—селевые наносы
Календарь природы 123Разрушенный участок старой дороги, проходившей рядом с тоннелем*и понятно. Отступившие ледники
оставили после себя обширные пло¬
щади свежей незадернованной море¬
ны. Морена эта легко размывалась
и служила очагом питания селевых
потоков. Интенсивно расширяются се¬
левые очаги и под влиянием деятель¬
ности человека: сведения лесов и
уничтожения травяного покрова
вследствие неумеренного выпаса на
горных склонах. Следовательно, по
Тереку в ближайшие годы могут
пройти сели и еще большей разру¬
шительной силы. Военно-Грузинская
дорога, пересекающая Большой Кав¬
каз, практически никак не защищена
от них. Вместе с тем последствия се¬
лей становятся все более ощутимы¬
ми, убытки от них растут.И по нынешний день не утратили
своего значения слова инженер-пол¬ковника Б. И. Статковского — началь¬
ника эксплуатации дороги, сказанные
им в конце прошлого века: «Прини¬
мая во внимание, что овражные вы¬
носы происходят не ежегодно на
одних и тех же местах и бывают
иногда там, где на памяти людей ни¬
когда не бывали, весьма' трудно за¬
ставить кого-либо тратить деньги и
работать прозапас... потому, что
всегда найдется надобность работать
что-либо другое, теперь же... необ¬
ходимое, уверяя себя, что... может
быть пройдет много лет без катаст¬
роф в данном месте» *.1 Защита дорог от овражных нано¬
сов... «Записки Кавказского отделения
Русского технического общества»,
т. 22, вып. 5, Тифлис, 1895.Поэтому необходимо строитель¬
ство защитных сооружений не толь¬
ко в долине самого Терека, но и в
долинах его притоков, т. е. там, где
зарождаются сели. Кроме того, те¬
перь, г связи с новыми методами
строительства горных дорог, возмож¬
но на особо опасных участках под¬
нять дорогу выше над днищем доли¬
ны или провести ее через тоннели.
Опыт строительства тоннелей в Дарь-
яльском ущелье уже есть. В 1964 г.
здесь были построены два тоннеля
на самых опасных участках, и они
оказались единственными, не постра¬
давшими от селя 1967 г.В. Е. Иогансон
В. М. Муратов
Институт географин АН СССР
(Москве)ПЛОДОНОШЕНИЕ ЛЕСНЫХ ПОРОД И КУСТАРНИКОВВыяснение закономерностей пло¬
доношения разных пород, таких, на¬
пример, как дуб, лещина, липа, —
имеет теоретический и практический
интерес. Лесное хозяйство заинтере¬
совано в сборе жёлудей, орехов ле¬
щины, орешков липы как посевного
материала для питомников и облесе¬
ния вырубок. При малых урожаях
заготовка лесных семян трудоемка иневыгодна. Поэтому приходится про¬
изводить предварительную разведку
для выявления массивов с высоким
урожаем, где экономически целесо¬
образно организовать массовую заго¬
товку семян. Большие урожаи желу¬
дей имеют значение и для животно¬
водства, так как этот корм охотно
поедают свиньи, козы, овцы, коровы.Особенно сложен сбор семянлипы. Ее крылатки прочно держатся
на ветвях и, в основном, осыпаются
зимой на снег шо время сильных
ветров. Лесные и желтогорлые мыши
заготовляют в своих норах до 30 кг
орешков липы. В Прибалтике и на
Украине лесоводы выяснили, что пе¬
ред тем как засыпать орешки а свои
«кладовые», желтогорлые мыши очи¬
щают их от верхней оболочки. Поэ¬
12* Календарь природыПовторяемость среднего, хорошего п обильного плодоношения лесных древесных
пород и кустарников в различных природных аонах Русской равнины (по шкалам
Каппера и Формозова, суммарно вПриродная
зона, полосаВидырастений 		СредняятайгаЮжнаятайгаСмешан¬
ные хвой-
но-широ-
колнствен-
ные лесаЛесо¬степьСтепьЕль обыкновенная50553525Береза бородавчатая75858065—Черемуха обыкновенная60756560—Малина лесная60808065—Дуб летний (ранняя форма)—35403025Липа мелколистная	80908060Клен остролистный	505550Вяз обыкновенный	75857070Лещина обыкновенная	45504020Витпня степная	—>354530Терн’ 	—5^7540Бересклет европейскийв57540тому всхожесть таких семян выше и
контрольно-семенные станции неиз¬
менно относят их к первому сорту.
Заготовка семян липы путем выка¬
пывания из нор гораздо эффектив¬
нее, чем сбор с деревьев. Если по
существующим нормам один человек
за 8 часов должен собрать 1 кг се¬
мян с деревьев, то за это же время
из нор он может извлечь в несколь¬
ко десятков раз больше. Целесооб¬
разность применения этого способа
очевидна.Определение мест сбора связано
с теми задачами, которые стоят перед
лесоводами. Например, для посева
на защитных лесных полосах нужно
использовать жёлуди дубов, произра¬
стающих в островных лесах лесостеп¬
ной зоны или в байрачных дубравах
степи: они лучше приспособены к ус¬
ловиям недостатка влаги и избытка
солнца. Поэтому при заготовках при¬
ходится следить за географическим
размещением урожая, учитывая, что
сам урожай и его величина сильно
колеблются по годам.Таким образом, особенности пло¬
доношения древесных пород имеют
большое значение в жизни леса и
представляют немалый интерес для
разных отраслей хозяйства.Профессор А. Н. Формозов
МоскваЗОНАЛЬНОСТЬ
ПЛОДОНОШЕНИЯВ степной и лесостепной полосе
Воронежской и Саратовской областей
предполагается разведение лещины
как плодового растения. В степном
лесхозе Тамбовской области считает¬
ся целесообразным окультуривание
зарослей местной лещины. Правиль¬
ны ли эти рекомендации?Известно, что почвы, раститель¬
ность, животный мир, климат и про¬
чие элементы природного ландшафта
имеют свою зональность. Однако ма¬
ло кто задумывался над тем, что
плодоношение подчиняется тем же
законам географического размеще¬
ния и связано с особенностями ареа¬
лов различных групп растений. Обоб¬
щение массовых многолетних наблю¬
дений над интенсивностью плодоно¬
шения лесных пород, кустарников,
ягодников позволило получить инте¬ресные данные о повторяемости
урожаев для наиболее ценных пород
(см. таблицу).С запада на восток Русской рав¬
нины, в зависимости от климатиче¬
ских условий, протянулся ряд при¬
родных зон с характерными особен¬
ностями почвы, растительного и жи¬
вотного мира. Однако большинство
лесных древесных пород и кустарни¬
ков, благодаря биологической пла¬
стичности, обычно захватывает своим
ареалом несколько соседних природ¬
ных зон. При этом некоторые биоло¬
гические показатели этих видов, в
том числе и характер плодоношения,
внутри ареала не остаются однород¬
ными.Наиболее интенсивно отдельные
виды растений плодоносят в средней
части своего ареала. Как к северу,
так и к югу обильность плодоноше¬
ния уменьшается. У древесных пород
с относительно северным ареалом
этот оптимум плодоношения распо¬
лагается севернее, чем у видов с
относительно более южным ареалом.
Например, оптимум плодоношения
ели и ряда ее спутников (березы,
черемухи и малины) приурочен к
южной тайге, тогда как дуб и его
спутники (клен, вяз, липа и лещина)
лучше всего плодоносят в полосе
смешанных хвойно-широколиственных
лесов. Оптимум плодоношения ку¬
старников с относительно еще более
южным ареалом, как, например, степ¬
ная вишня, терн и европейский бере¬
склет, сдвинут даже на лесостепь.Интенсивность плодоношения
древесных пород и кустарников из¬меняется также и с запада на восток,
даже в пределах одной и той же
природной зоны. На западе Русской
равнины в оптимальных условиях теп¬
ла и влаги она наибольшая, к восто¬
ку, с увеличением континентальное™
и уменьшением количества атмосфер¬
ных осадков и влажности почвы, ин¬
тенсивность плодоношения падает.
Так, на западе полосы смешанных
хвойно-широколиственных лесов, в
Беловежской Пуще, повторяемость
оценок плодоношения в 3, 4 и 5 бал¬
лов (по шкале Калпера) за 18 лет
наблюдений, а в районе Брянска за
12 лет достигает суммарно 50%, в
Подмосковье за 40 лет составляет
40%, а в Волжско-Камском заповед¬
нике за 18 лет наблюдений снижает¬
ся до 30%. Для лещины обыкновен¬
ной соответствующие показатели ин-
тенсивости плодоношения в этих трех
пунктах наблюдений составляют 60,
50 и 40%.Что же касается районов, о ко¬
торых упоминалось в начале заметки,
то они попадают в зону, где плодо¬
ношение лещины пониженное и за¬
ниматься ее окультуриванием не сле¬
дует. Здесь скорее более перспек¬
тивна селекция местной лещины на
зимостойкость.Множество подобных примеров
можно привести и по другим лесным
породам. Поэтому становится понят¬
но, насколько важно изучать зональ¬
ное распределение плодоношения.В.	И. Долгошо!Институт географии АН СССР
(Москва)
Редакционная почта 125В нобелевской речи известного физика Ю. Швингера, опубликован¬
ной в «Успехах физических наук» (1967, № 1), несколько строк отве¬
дено вопросу о магнитно заряженных частицах — элементарных но¬
сителях магнитного заряда. В статье С. Энгельса (ГДР) приведены
последние результаты экспериментальных попыток обнаружения
таких частиц.СУЩЕСТВУЮТ ЛИ МАГНИТНО ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ?Уже давно был поставлен вопрос:
существует ли магнитный элементар¬
ный заряд (по аналогии с электриче¬
ским элементарным зарядом)? Ответ
на него можно получить только при
помощи целенаправленных экспери¬
ментов. Прежде чем рассмотреть эту
проблему, нужно представить себе
свойства такой гипотетической части¬
цы. Приводимые при этом рассужде¬
ния основаны отнюдь не на догадках,
а исходят из вполне обоснованного
предположения, что магнитно заря¬
женные частицы, если только они
вообще существуют, должны подчи¬
няться известным законам как клас¬
сической, так « квантовой физики.Была развита теория под назва¬
нием «электродинамика с магнитны¬
ми зарядами». Обычная электроди¬
намика имеет дело с совокупностью
явлений, при которых связаны между
собой все изменяющиеся электриче¬
ские и магнитные поля. Магнитные
заряды ло этой теории не выступают
как элементарные частицы.Уже в 1931 г. Дирак написал со¬
отношение, которое стало основой
для дальнейших теоретических ра¬
бот:	 йс	/ Л \ер = п — ,	(1)где е — элементарный электрический
заряд, р — принятое значение маг¬
нитного элементарного заряда, h—
планковский квант действия, с — ско¬
рость света, ап — положительное це¬
лое число. Это соотношение как буд¬
то открывает возможность дать хотя
бы приблизительную оценку массы
этих гипотетических частиц. Если при¬
нять, что они подчиняются соотноше¬
нию Дирака, когда п равно 1, то для
величины магнитного заряда частицы
гТолучаемhe 1371
р==^ = — 'е (2)С.	ЭнгельсОтсюда следует, что две магнит¬
но заряженные частицы взаимно от¬
талкиваются с силой, в (137/2)2 раз
большей, чем у двух электронов, на¬
ходящихся на таком же расстоянии
друг от друга. Массы магнитных ча¬
стиц должны быть больше массы
электрона в (137/2)2 раз. (Если пред¬
положить, что масса электрона —
электромагнитного происхождения.
Ред.). Но известно, что масса элек¬
трона составляет ~ 1/1860 массы
протона, поэтому массы магнитно
заряженных частиц должны составлять
~ 2,5 массы протона: (137/2)*:: 1860 « 2,5.Наконец, была оценена величина
ионизирующего действия магнитно
заряженных частиц. Из произведен¬
ных расчетов можно было ожидать,
что эти частицы должны на специ¬
альных, так называемых ядерно-
эмульсионных, фотопластинках остав¬
лять после себя видимые следы.Вооруженные этими данными, а
также некоторыми дальнейшими
предположениями, ученые впервые в
1951 г. приступили к поискам магнит¬
но заряженных частиц. В качестве
возможного «продуцента» этих ча¬
стиц были предложены космические
лучи. В них содержатся протоны с
такой высокой энергией, которая де¬
лает возможным появление магнит¬
ных частиц при взаимодействии про¬
тонов с ядрами атомов верхних слоев
атмосферы. Однажды возникнув,
магнитные частицы из-за своей боль¬
шой ионизирующей способности бу¬
дут сильно тормозиться и «низвер¬
гаться» вдоль силовых линий магнит¬
ного поля Земли. Была сделана по¬
пытка «собрать» эти частицы при
помощи вертикально расположенного
соленоида длиной в 1 м (магнитное
поле внутри него было 250 гс) и уско¬
ренные этим полем частицы направ¬
лять на фотопластинку. Попытка эта,
однако, не увенчалась успехом.В 1963 г. американские ученые
поставили эксперимент, в которомпопытались «изъять» из ферромаг¬
нитного материала магнитно заряжен¬
ные частицы. При этом исходили из
предположения, что, например, фер¬
ромагнитные минералы, которые в
течение целых геологических перио¬
дов лежали открыто на поверхности,
должны были бы собрать падавшие
на них частицы. Несмотря на то, что
применялись чрезвычайно сильные
поля (использовался передвижной
соленоид, служащий обычно для
геофизических исследований), ника¬
ких магнитных частиц не было обна¬
ружено. Советским ученым также не
удалось найти такого рода частицы
при исследовании метеоритов с воз¬
растом 500 млн лет. Наконец, с 1958
по 1962 гг. в Брукхейвене, в Женеве
и в других местах были сделаны по¬
пытки искусственно создать эти части¬
цы на больших ускорителях. Хотя
энергия этих ускорителей протонов
достаточно велика (от 27 до
30 млрд эв),— это лишь нижняя гра¬
ница энергий, необходимых для полу¬
чения подобных частиц (поскольку
предсказанная масса магнитно заря¬
женных частиц примерно соответ¬
ствует этой энергии).На основании проведенных до сих
пор экспериментов мы должны бы¬
ли бы прийти к заключению, что се¬
чение взаимодействия (т. е. мера ве¬
роятности получения магнитно заря¬
женных частиц) чрезвычайно мало и
по порядку величины лежит в преде¬
лах от 10-3S до 10-40 см2. Это проти¬
воречит теоретической модели, из
которой вытекает, что сечения вза¬
имодействия должны быть много
больше приведенных цифр. Итак,
магнитно заряженные частицы не об¬
наружены, несмотря на многочислен¬
ные опыты, и нельзя допустить, что
их просто не заметили. Отсюда мож¬
но сделать вывод, что такие частицы
вообще не существуют.«Wissenschaft und Fortschritt», 1967, № 6.Сокращ. перевод 3. А. Филановской
126 Редакционная почтаСВЕРХПЛОТНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВАЧитательница J1. Малофеева из Ленинграда просит рассказать о
сверхплотном состоянии вещества. Отвечаем на этот вопросВ окружающем нас мире встре¬
чаются часто громадные давления. В
центральных областях Земли давле¬
ние достигает нескольких миллионов
атмосфер. Давление в недрах Солн¬
ца превышает эту величину в тысячу
раз. Внутри некоторых звезд, назы¬
ваемых белыми карликами, господ¬
ствует давление порядка 10 й атм!При таких фантастических давле¬
ниях свойства вещества, естественно,
сильно меняются*. к интересно про¬
следить, как происходят такие изме¬
нения.Мы привыкли иметь дело с ве¬
ществами и их свойствами при нор¬
мальных, «земных» условиях и вос¬
принимаем как исключительное явле¬
ние очередной прогресс в получении
сверхвысоких температур и давлений
в лабораториях ученых. И тут есть
чему удивляться. Например, при дав¬
лениях в десятки тысяч атмосфер и
температурах в тысячи градусов уче¬
ные научились переводить кристалли¬
ческую решетку графита в решетку
алмаза. Благодаря достижениям фи¬
зики высоких давлений было показа¬
но, что все вещества рано или поздно
приобретают свойства металлов.Напомним, что характерный раз¬
мер атома составляет около 10-8 см,
а диаметр его ядра лежит между
10-13 и 10-12 см. Ядро, практически
полностью определяющее массу ато¬
ма, состоит из нейтронов и протонов
и представляет собой исключительно
компактное образование. Его плот¬
ность, называемая обычно ядерной,
достигает колоссальной величины —
10й г/см3. Если бы нам удалось сжать
кубический метр воды до ядерной
плотности, то он превратился бы в
микроскопическую «пылинку» объе¬
мом 10~8 см3. Наша Земля, сжатая
до ядерной плотности, не превышала
бы в поперечнике и полукилометра!Таким образом, основной прост¬
ранственный объем в атоме занима¬
ет электронное облако, а сами атомы
или молекулы, составляющие то или
иное вещество в обычных условиях,
в свою очередь находятся на некото¬
ром расстоянии друг от друга. В
газах эти расстояния значительны, в
жидкостях, где атомы и молекулы
расположены теснее, свободное меж¬атомное пространство сильно ограни¬
чено. Наконец, в твердых телах мо¬
лекулы и атомы уплотнены порой
настолько, что перекрываются сосед¬
ние электронные конфигурации. Вот
почему жидкости и твердые тела
так трудно поддаются сжатию.По мере сжатия атомы и моле¬
кулы вещества все более уплотняют¬
ся, и, наконец, наступает момент,
когда деформируются уже внешние
электронные оболочки. При дальней¬
шем сжатии вещества атомы «сплю¬
щиваются» настолько, что их индиви¬
дуальные свойства сглаживаются, а
само вещество переходит в сильно
сжатую электронно-ядерную плазму.
Объем, приходящийся на один атом,
теперь становится меньше обычных
атомных размеров, то есть меньше,
чем 10-24 см3. Начиная с этой стадии
и говорят о сверхплотном состоянии
вещества.При такой высокой плотности дав¬
ление электронного газа (как и нейт¬
ронного вещества, о котором мы бу¬
дем говорить дальше) перестает за¬
висеть от температуры, и такой газ
называют вырожденным. При вычис¬
лении давления вырожденного газа
температуру его можно считать рав¬
ной нулю — от этого не получится ни¬
какой ошибки.Если температура вещества по¬
рядка 10е • Z1’3 градусов (Z — неко¬
торый усредненный атомный номер
атомов, составляющих вещество), а
давление значительно превосходит
Ю8 • Z3,3 атм, взаимодействие элек¬
тронов друг с другом и с ядрами
становится несущественным, а давле¬
ние в «газе» практически определя¬
ется только электронами. Таким об¬
разом, мы имеем дело со своеобраз¬
ным, «идеальным» электронным га¬
зом.С еще большим повышением
плотности происходит захват электро¬
нов ядрами с одновременным испу¬
сканием нейтрино. Протоны превра¬
щаются в нейтроны все в большем
количестве, уменьшая общий заряд
ядра. Наконец, наступит момент, ког¬
да ядра накопят столько нейтронов,
что станут неустойчивыми и начнут
распадаться. Появляющиеся таким об¬
разом свободные нейтроны при до¬
стижении плотности около 3 ‘ 10й г/смэуже будут по числу конкурировать с
электронами. Давление характеризу¬
ется к этому моменту гигантской ве¬
личиной порядка 1024 атм! И как толь¬
ко плотность составит примерно деся¬
тую долю процента от ядерной плот¬
ности, давление в веществе будет
определяться не электронным газом,
а газом нейтронным. При плотностях,
более чем в 100 раз превосходящих
ядерную плотность, нейтронный газ
станет релятивистским, то есть будет
подчиняться не законам классической
механики, а уравнениям теории отно¬
сительности.Необходимо однако оговорить¬
ся, что уже при плотностях, сравни¬
мых с ядерной, важную роль играет
специфическое, так называемое силь¬
ное взаимодействие нуклонов. Приро¬
да этого взаимодействия пока да¬
леко не выяснена, и поэтому любые
«прогнозы» о поведении вещества при
плотностях порядка ядерной (и тем
более превышающих ее) носят чисто
качественный характер. Тем не менее
кажется вполне вероятным, что в этик
условиях, наряду с нейтронами, воз¬
можно образование и других частиц,
например гиперонов.Представление о сверхплотном
состоянии вещества имеет исключи¬
тельное значение в астрофизике. Во-
первых, всякая звезда после прохож¬
дения своего эволюционного пут»
должна перейти хотя бы частично в
сверхплотное состояние. Одни из та¬
ких звездных «старцев» хорошо из¬
вестны астрономам — это упоминав¬
шиеся уже белые карлики. Другие —
нейтронные звезды — теоретически
должны существовать, но обнаружить
их до сих пор не удалось. Во-вторых,
согласно идеям акад. В. А. Амбар¬
цумяна, звезды могут образовываться
также из сверхплотного вещества, из
'так называемых D-тел. Наконец, и об¬
щая космология — наука о строении
и развитии Вселенной — не может
обойтись без учения о сверхплотном
состоянии вещества на определенных
стадиях развития Метагалактики 1.Ю. Н. Смирнов
Москва1 «Природа», 1966, № 11, стр. 54—61.
В конце номера 127.В КОНЦЕПОЧЕМУ ПРИРОДА ПРЕДПОЧИТАЕТ
ПЯТИЗНАЧНОСТЬ?Почему в различных составных
п достаточно сложных системах при¬
рода предпочитает пятеричную сим¬
метрию?Еще в XVII в. философ и нату¬
ралист сэр Томас Браун раздумывал
над тем, «почему морские звезды
пятиконечны». Удивительно, что
позднее некоторые крупные ученые
обход&ли стороной вопрос о пятерич¬
ной симметрии даже при попытках
выделить какие-то инвариантные
• формы живой природы. Тем не ме¬
нее есть две частные группы живот¬
ного царства, для изучения и пони¬
мания которых необходимо разре¬
шить проблему пятиконечности.
Первая группа — иглокожие, в част¬
ности морские ежи и морские
звезды, вторая — роющие морские
черви.В начале этого века Ф. Басер из
Британского Музея выдвинул пер¬
вую теорию происхождения «пяти-
значности» у морских ежей. Теория
выглядела весьма просто. Первобыт¬
ные морские ежи, отделившись от
кишечнополостных, вроде полипов и
медуз с четырехзначной симметрией,
для своего питания пользовались
сначала четырьмя желобками, ве¬
дущими ко рту. Однако этот рот был
устроен таким образом, что один из
радиальных желобков оказался лиш¬
ним. Из оставшихся трех два боко¬вых стремились разделиться попо¬
лам, чтобы охватывать побольше
пространства. Так возникла пятико-
нечность. К сожалению, Басер
не объяснил, почему желобки не
стали дифференцироваться дальше,
почему процесс их новообразова¬
ния остановился на первом же
этапе...Недавно О. Фелл из Гарвард¬
ского университета на основании
изучения древних окаменелостей
подтвердил, что некоторые ранние
виды морских ежей действительно
обладали троичной симметрией, сме¬
нившейся через миллионы лет пя¬
теричной.В 1955 г. М. Бредер в связи с
пятиконечностью морских звезд об¬
ратил внимание на важный факт,
касающийся геометрии пентамериз-
ма. Пятиугольник, или Пентагон, —
это единственный правильный мно¬
гоугольник, у которого число сторон
п равно числу диагоналей d. В лю¬
бом правильном многоугольнике
<2= п(п~3)' илишь ПрИ п _ з имеем
d=re=5. По мнению Бредера, это об¬
стоятельство делает радиальный
рост в пяти направлениях более
легким, чем в трех, четырех пли шес¬
ти. Аргументацию Бредера развил
Д. Николз из Оксфордского универ¬
ситета. Он полагает, что пятиуголь¬
ный «скелет» — механически самыйпрочный и устойчивый. Коллагено-
вые швы, соединяющие известковые
пластинки тех же морских ежей. —
наиболее слабые участки «скелета».
Лишь в случае пятеричной симмет¬
рии плоскость напряжения не со¬
впадает с линией швов. На ранних
стадиях роста иглокожих, когда ма¬
лейшая вариация существенна, при¬
рода предпочитает самую прочную
конструкцию. По этой же причи¬
не поверхность солончака рас¬
трескивается не на квадраты пли
шестигранники, но на пятиуголь¬
ники.Опять-таки недаром в мире
морских звезд и ежей кроме пяти-
значности встречается лишь десяте-
ричность как комбинация пятимер¬
ных структур, но почти нет трех-
значности, семизначностл, девяти-
значности и т. д.Нельзя ли связать пятеричную
симметрию со свойствами известня¬
ковых кристаллов, составляющих
«скелет» морских звезд и ежей? Инте¬
ресно, что пятеричная структура
этих кристаллов, наблюдаемая в
«строительных блоках» скелетов, ве
встречается в неживой природе.
До конца неясно, от каких факто¬
ров зависит появление симметрии
такого типа в живых тканях.Пентамерия имеет место также
в цветках некоторых двудольных.
128 В конце номереВ экспериментах с пчелами было ус¬
тановлено, что насекомые иогут «счи¬
тать», и специалисты даже утверж¬
дают, что «пчелы больше всего лю¬
бят число пять». Возможно, отсюда
лежит путь к пониманию, почему
пять лепестков встречается у стольмногих сохранившихся до наших
дней цветков.Древние пифагорейцы считали
пятиконечную звезду священным
символом. Пятиконечная звезда —
знак микрокосмоса — представля¬
лась как схематическое изображениечеловека, до пределов космического
круга простирающего свою голову,
две руки и две ноги. Число пять слу¬
жило как бы внутренним «скелетом»
основного пифагорейского числа —
десятерицы.По материалам английского еженедельника «New Scientist», 1967, т. 35,№ 562, стр. 546-549РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯГлавный редактор академик Н. Г. БАСОВДоктор физико-магематических наук Д. А. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ (заместитель главною редактора);
кандидат технических наук А. С. ФЕДОРОВ (заместитель главного редактора); академик Б. JI. АСТАУ-
РОВ; академик А. И. БЕРГ; академик А. П. ВИНОГРАДОВ; академик В. В. ПАРИН; академик Г. М. ФРАНК;
член-корреспондент АН СССР JI. А. ЗЕНКЕВИЧ; член-корреспондент АН СССР В. JI. КРЕТОВИЧ; доктор гео¬
графических наук Л. А. ЧУБУКОВ; доктор физико-математических наук С. П. КАПИЦА; доктор философскихнаук Н. Ф. ОВЧИННИКОВРЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТАкадемик Б. М. КЕДРОВ (философия естествознания); академик И. К. КИКОИН (физика); академик
Н. В. ЦИЦИН (сельское хозяйство); член-корреспондент АН СССР Э. А. АСРАТЯН (физиология); член-кор¬
респондент АН СССР Б. Н. ДЕЛОНЕ (математика); член-корреспондент АН СССР Н. А. КРАСИЛЬНИКОВ
(микробиология); член-корреспондент АН СССР В. А. МАГНИЦКИЙ (геофизика); член-корреспондент АН СССРН.	И. НУЖДИН (биология); член-корреспондент АН СССР Р. 3. САГДБЕВ (физика); член-корреспондент
АН СССР А. П. ТЕРЕНТЬЕВ (органическая химия); член-корреспондент АН СССР И. И. ТУМАНОВ (фи¬
зиология растений); доктор биологических наук А. Г. БАННИКОВ (зоология): доктор физико-математи¬
ческих наук Б. В. КУКАРКИН (астрономия); доктор философских наук Г. А. КУРСАНОВ (философия);
•доктор географических наук К. К. МАРКОВ (география); доктор биологических наук К. К. ФЛЕРОВ (палеон¬
тология); доктор биологических наук А. Н. ФОРМОЗОВ (экология, зоогеография)Ответственный секретарь В. М, ПОЛЫНИН.|Художественный редактор И. П. Леонов	Технический редактор Д. И. СклярКоррзкторы Р. Я. Сидорина, И. К. ШатуновскаяАДРЕС РЕДАКЦИИ: Москва, Ж-127, улГЪсипепко, 52, тел. В1-76-80Подписано к печати 25/HI-1968 г.	Т-05197	Формат бумаги 84Х1081/,,	Печ. л. 8+1 вклейкаУч.-изд. л. 16,64	Бум. л. 4	Тираж 44 ООО экз.	Заказ 282-я типография издательства «Наука». Мозква, Г-99, Шубинский пер., 10
5-мерная структура сегментов шарообразного тела у Cidarus из семейства морских иглокожих(слева)5	лучей у морской звезды As/erws ruben-s (справа)5-угольная морская звезда Cilcita (внизу)
Цена 50 ноп.Индекс 70707И здател ьство»»Наука«