Теги: журнал домашняя лаборатория
Год: 2008
Текст
ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ДОМАШНЯЯ
ДЕКАБРЬ 2008
Д ОМАШ НЯЯ
ЛАБОРАТОРИЯ
Научно-прикладной
и образовательный
интернет-журнал
Адрес редакции:
domlab@inbox.com
Статьи для журнала
направлять , указывая в теме
письма «For journal».
Журнал содержит материалы
найденные в Интернет или
написанные для Интернет.
Журнал является полностью
некоммерческим. Никакие
гонорары авторам статей не
выплачиваются и никакие
оплаты за рекламу не
принимаются .
Явные рекламные объявления
не принимаются, но скрытая
реклама, содержащаяся в
статьях, допускается и даже
приветствуется.
Редакция занимается только
оформительской
деятельностью и никакой
ответственности за содержание статей
не несет.
Статьи редактируются, но
орфография статей является
делом их авторов.
При использовании
материалов этого журнала, ссылка
на него не является
обязательной , но желательной.
Никакие претензии за
невольный ущерб авторам,
заимствованных в Интернет
статей и произведений, не
принимаются. Произведенный
ущерб считается
компенсированным рекламой авторов и
их произведений.
По всем спорным вопросам
следует обращаться лично в
соответствующие учреждения провинции
Свободное государство (ЮАР).
При себе иметь, заверенные
местным нотариусом, копии всех
необходимых документов на
африкаанс, в том числе,
свидетельства о рождении, диплома об
образовании, справки с места
жительства, справки о здоровье
и справки об авторских правах
(в 2-х экземплярах).
Декабрь 2008
СОДЕРЖАНИЕ
История
Первобытное искусство
3
Ликбез
Биология для электронщиков
36
Литпортал
Новогодний маньяк
Снегурочка
286
292
Практика
Гальванопластика дома
299
Электроника
От сайта к сайту
Цифровое управление паяльником
Интерфейс RS-485
333
390
407
Автоматизация
Согласование сигналов для систем управления 425
Принципы электросовместимости приборов 433
Гальваническая развязка 456
Английский
Английский для наших. Часть 2
463
Разное
Традиционное предновогоднее послание 600
НА ОБЛОЖКЕ
Наступает Год Быка. На обложке - бизоны, предки всех
домашних коров и быков. Кстати, а что мы знаем о
бизонах? А о других животных? И о растениях? Читаем
раздел «Ликбез».
История
ПЕРВОБЫТНОЕ ИСКУССТВО
Агафонов О.В.
Истоки искусства уходят в глубокую древность. Многочисленные произведения
изобразительного творчества наскальные росписи, статуэтки из камня и кости,
орнаментальные узоры на кусках оленьих рогов и каменных плитах появились
намного раньше сознательного представления о художественном творчестве. Первые
произведения искусства поражают неповторимой свежестью восприятия, яркостью и
силой выражения и настолько жизненны, что сохраняют художественную
значительность до наших дней.
Зарождение искусства и первые шаги художественного развития человечества
восходят к первобытнообщинному строю, когда закладывались основы материальной
и духовной жизни общества. Исследования историков и археологов дают основание
утверждать, что первые памятники искусства относятся к верхнему палеолиту.
Это была эпоха сравнительной зрелости первобытнообщинного строя, сложения
рода , возникновения патриархата. По своим физическим данным человек уже ничем
не отличался от современного. Он владел речью, делал довольно сложные орудия
из камня, кости, рога, дерева, охотился на зверей. С расширением общественно-
трудовой деятельности человека обогащался его кругозор. Предшествующие многие
тысячи лет развития древних племен воспитали верность глаза, гибкость руки,
способность выделить главное и характерное, умение видеть присущую природе
красоту и гармонию форм. На этой основе зародились зачатки эстетического
чувства .
Своим возникновением искусство обязано развитию общественной жизни и ее
основе труду, который, по словам Г. В. Плеханова, «старше искусства». Труд
творческий процесс, он преображает самого человека, его мозг и чувства,
изменяет его природу, «развивает дремлющие в ней силы». Чтобы могло появиться
искусство , человек должен был научиться видеть и чувствовать: «Образование пяти
внешних чувств это работа всей предшествующей всемирной истории». Без
тренировки руки при работе в камне человек не мог бы научиться рисовать. Должно
было развиваться музыкальное ухо, глаз, умеющий видеть красоту формы и цвета,
чтобы родились песня или произведение живописи.
Воздействуя на природу, человек познавал ее. У него возникали образы,
которые находили выражение в слове, в музыкальных звуках, в рисунках. Они не были
бездумным копированием окружающего мира, а закрепляли результаты трудового,
жизненного опыта, расширяя и углубляя представление о действительности. Труд
пробуждал в человеке способность видеть качественное многообразие и богатство
окружающего мира. Работая над орудиями труда из камня, дерева, люди
знакомились с разными видами и свойствами материалов, приучались четко воспринимать
особенности объема и поверхности. Охота давала возможность наблюдать
животных , их повадки ит. д.
Процесс труда воспитывал в человеке понятие целесообразности и соответствия
формы предмета его назначению и содержанию. С усложнением функций орудий
труда они приобретали более целесообразную и изящную форму. Ритм трудовых
движений воссоздавался в искусстве в повторяющихся линиях, формах.
Процесс труда знакомил человека с законами симметрии и гармонии, порождал
чувство меры и упорядоченности, что имеет важное значение в искусстве. Уже в
некоторых каменных плитах, найденных в пещере Ла-Ферраси во Франции (период
Мустье, предшествующий верхнему палеолиту), можно видеть элементы
эстетического характера ритмически повторяющиеся красочные полосы и пятна, а также
выдолбленные чашечки, расположенные в определенном порядке. Вещи, создаваемые
человеком, не только утилитарно полезны, они начинают доставлять эстетическое
наслаждение.
Решающее значение для развития искусства имели сознательность,
целеустремленность процесса труда, наличие предварительного замысла, который человек в
процессе труда стремился осуществить. Это отличает труд человека от
инстинктивной деятельности животных, порожденной биологическими потребностями,
например поисков пищи, витья гнезд птицами, построения плотины бобрами и т. д.
Произведения искусства в эпоху каменного века были порождены конкретными
практическими потребностями. Они отражали повседневную трудовую деятельность
древнего человека и возникшее на ее основе стихийно материалистическое
миросозерцание . Труд, искусство, мифология, магия и зачатки научных представлений
не были расчленены, а выступали слитно. Рисуя животное, добыча которого была
жизненно необходимой, первобытный охотник познавал его. Первобытный человек
не отделял себя от природы, он отождествлял себя с ее явлениями и силами и
приписывал себе возможность магически воздействовать на них.
В основе этих представлений лежала вера в возможность преобразования
природы с помощью колдовских заклинаний. Подобно охотничьим танцам, инсценирующим
сцены охоты, наскальные росписи и рисунки, изображающие животных, были
связаны с магическим обрядом, который, согласно представлениям первобытного
человека , должен был обеспечить удачу на охоте. Овладевая изображением зверей,
человек, казалось, обеспечивал себе победу над ними. В этом своеобразном
фантастическом мышлении поэтически воплощалось стремление человека к овладению
мира. В нем содержались элементы эстетического восприятия, из которого
развилось искусство.
Когда же и как зародилось искусство первобытных людей? В нескольких
пещерах, где около 100 тыс. лет назад обитали древние люди, археологи нашли камни
с пятнами краски, а также кучки камней, разложенных явно симметрично, по
какой-то системе. Очевидно, первые люди, еще не рисовавшие, были неравнодушны к
определенным сочетаниям предметов и красок.
Наблюдения этнографов показали, что в искусстве первобытных людей большую
роль играли ритм и симметрия. Например, рубила — каменные треугольники,
которые когда-то сжимала рука древнего человека, имеют довольно правильные
симметричные формы. Эта симметрия отнюдь не диктовалась «производственными
нуждами» . Просто у древних людей была потребность обточить орудие симметрично.
Так техника, наука, искусство объединялись в одном каменном рубиле.
Каменный наконечник с «ножкой».
Средний палеолит. Северная Африка.
Рубила
Верхний палеолит
Примерно 400 веков назад происходит великий взрыв: появляется замечательная
пещерная живопись, а также резьба по кости. В течение тысячелетий первобытное
искусство менялось, рождало новые «школы», «стили», порой возвращалось к
пройденному. Специалисты легко отличают, например, громадные великолепные
изображения зверей, относящиеся к палеолиту, от небольших, переданных в
стремительном движении фигурок охотников, созданных мастерами мезолита и неолита.
Порой древнее искусство становилось более условным и отвлеченным, как бы
зашифрованным для непосвященных, порой более реалистическим. Пещеры и скалы
Земли покрыты десятками тысяч рисунков. Сейчас мы только начинаем знакомиться
с первобытным искусством планеты, разрисованной древнейшими художниками.
t
Каменный резец
Верхний палеолит
Несколько десятков знаменитых пещер с рисунками во Франции и Испании. Сотни
разрисованных скал в Скандинавии, Карелии. Недавно археологи обнаружили скалы
с цветными изображениями на Памирском высокогорье, изображения громадных
животных оказались в Капповой пещере на Урале. Тысячи рисунков покрывают крутые
береговые скалы Лены и Енисея, Ангары и Амура. Немало их и в Африке: в
мертвой Сахаре — фрески Тассили, скалы Ахагарра, тысячи пещерных рисунков в
Эфиопии. Вся наша Земля представляется нам громадной картинной галереей. Сейчас
перед археологами и историками древнего искусства стоят две важные задачи:
найти еще не открытые шедевры древнейших мастеров и дать полное научное
объяснение тех причин, которые породили это великолепное искусство.
ИСКУССТВО ВЕРХНЕГО (ПОЗДНЕГО) ПАЛЕОЛИТА
(ОКОЛО 35 - 10 ТЫС. ЛЕТ ДО Н. Э.)
ПЕЩЕРНАЯ ЖИВОПИСЬ ПАЛЕОЛИТА
Палеолит - первый период каменного века, время существования ископаемого
человека, который пользовался оббитыми каменными, деревянными, костяными
орудиями, занимался охотой и собирательством.
В эпоху палеолита появились основные виды изобразительных искусств.
Памятники скульптуры, живописи, прикладного искусства в большом количестве найдены
в Европе, в Южной Азии и Северной Африке. Наиболее интенсивно проявилась
творческая одаренность человека на заре его жизни в росписях на стенах и по-
толках пещер, в глубинах подземных галерей и гротах.
После отступления ледника на север в Европе установился умеренный климат.
Не имея постоянных жилищ, люди часто ютились в расселинах скал и пещерах,
одевались в шкуры животных: но они умели строить и наземные жилища, знали
огонь, заботились о погребении сородичей.
Древним охотникам были свойственны огромная энергия и отвага. Жестокая и
упорная борьба с противостоящими им грозными и неведомыми силами природы
поглощала сознание и волю коллектива, она определила основную тему искусства, в
котором преобладали изображения диких животных, являющихся объектом охоты.
Изучение характера животного, его повадок представляло практическую ценность.
Отсюда зоркость наблюдения, непосредственная яркость эмоций, которыми
отмечены памятники искусства палеолита.
Ранние рисунки примитивны; это контурные изображения звериных голов на
известняковых плитах, оттиски человеческой руки, обведенной по контуру краской,
беспорядочные переплетения волнистых линий, продавленные в сырой глине
пальцами руки (т.н. «макароны»).
Позже в рисунках и живописи на степах и потолках пещер появляется весь мир
животных того времени: исполинские олени с ветвистыми рогами, табуны диких
коней, напуганные лани, косматые зубры и медведи, грузные бизоны, могучие
мамонты, изображенные почти в натуральную величину. Монументальные фигуры
животных наносились кремневым резцом по камню или краской по слою сырой глины
на стенах пещер. В живописи использовались земляные краски, желтая и бурая
охра, красно-желтый железняк, черный марганец и уголь, белая известь.
Больше всего древнейшей живописи эпохи палеолита найдено в Европе (от
Испании до Урала). По понятным причинам она хорошо сохранилась на стенах
заброшенных пещер, входы в которые оказались наглухо заваленными тысячелетия
назад. В течение тысячелетий самой природой в них поддерживалась одна и та же
температура и влажность. Поэтому хорошо сохранилась не только настенная
живопись, но и многие другие свидетельства деятельности человека, включая четкие
следы босых ног взрослых и, что особенно впечатляет, - детей на сыром полу
некоторых пещер.
По степени насыщенности пещерной живописью особенно выделяются провинции
Дордонь, Арьеж и Верхние Пиренеи во Франции, а также прилегающие к Пиненеям с
юго-запада испанские провинции Кантабрия и Астурия. В литературе принято
обобщенное название этих областей "Франко-Кантабрия". Менее "густо" памятники
палеолитического искусства расположены на французской и итальянской Ривьере и
на острове Сицилия. Две пещеры с живописью открыты, на острове Сицилия, две
пещеры с живописью открыты на Южном Урале. Большинство из этих пещер и гротов
были открыты для науки и стали объектами специального изучения за последние
сто лет.
Долго считалось, что искусство эпохи палеолита - явление исключительно
европейское или евразийское и что на других континентах таких памятников не
было. А.Брейль даже пытался обосновать эту исключительность протоевропейской
культуры. Позднее, в 60-70-е гг. стало ясно, что это не так. В Австралии, на
полуострове Арнемленд и в других местах были найдены изображения кенгуру и
отпечатки ладоней, возраст которых оказался старше 12 тыс. лет. В Южной
Африке особенно интересны находки в гроте Апполо 11. Здесь в 1969 г. в слое между
мустье и верхним палеолитом были найдены две расписные каменные плитки
величиной в ладонь. Одна из них была расколота на два фрагмента. На одной из
плиток черной краской было нанесено изображение носорога, на другой - какого-то
копытного животного. Они датированы по 14С между 28 и 26 тыс. лет тому назад.
Здесь же, в Южной Африке, в Львиной Пещере было найдено древнейшее из
известных сейчас на земле место добычи охры, датированное по 14С около 43.200 лет
тому назад. Предположительно к верхнему палеолиту относят отдельные древние
росписи Сибири, южной Анатолии и северного Китая, однако более точных
датировок этих изображений пока нет.
Нынешние данные о распространении пещерной живописи отражают не более, чем
степень ее сохранности и изученности. Редкость таких находок на пространстве
между Франко-Кантабрией и Уралом скорее объясняется природными условиями и
неоднородной изученностью территорий, где есть пещеры, чем какими-либо иными
причинами. В изучении первобытного искусства процесс "первоначального
накопления" данных еще далек не только от завершения, но и от достаточной полноты.
Тем более, что и определить объем этой "достаточности" далеко не просто. Даже
на юге Франции, где в сравнительно небольших регионах уже более ста лет идут
регулярные и масштабные поиски, случаются неожиданные открытия.
В самой насыщенной памятниками пещерной живописи области, казалось бы,
исхоженной вдоль и поперек еще во времена аббата Брейля и его первых учеников,
за время с 1984 по 1994 гг. была открыта 21 неизвестная ранее пещера с
живописью. Среди них - такие, как Коске и Шове, которые по древности, богатству и
разнообразию не уступают всемирно известным росписям Альтамиры, Ласко и др. ,
а Шове, пожалуй, и вовсе занимает теперь первое место среди них. И никто не
может исключить, что завтра не будет открыта пещера с еще более
разнообразной, совершенной и более древней живописью.
По состоянию на 1994 г. в Европе известно более 300 пещер, гротов или
навесов с изображениями бесспорно относящимися к эпохе верхнего палеолита. Из них
во Франции - 150, в Испании - 125, в Португалии - 3, в Италии - 21, в
Югославии - 1, в Румынии - 1, в Германии - 2, в России - 2. На стоянках, в пещерах
и случайным образом найдено трудно исчислимое количество предметов мелкой
пластики. В России их количество уже превысило 150 (самые восточные - в
Прибайкалье) . Новые находки и открытия, несомненно, еще впереди.
Пещера Альтамира
(ИСПАНИЯ)
Альтамира - одна из самых известных палеолитических пещер Испании. Она
находится в провинции Кантабрия неподалеку от города Сантандер, на окраине
деревни Сантильяна дель Map. Хотя пещера и ее живопись известны всему миру,
далеко не все знают о драматической истории ее первого исследователя, графа
Марселино Санз де Саутуолы, владельца угодий, на которых находится пещера,
обнаруженная в 1868 г. местным охотником Модесто Кубилласом Пересом. О
существовании пещеры знали все в этой округе, здесь прятались от непогоды пастухи
и устраивали привал охотники. Но только спустя 11 лет, в 1879 г., гуляя по
окрестностям усадьбы и войдя в пещеру, девятилетняя дочь М. де Саутуолы Мария
обратила внимание своего отца на трудно различимые в темноте пещеры странные
изображения на потолке одного из ее "залов". "Смотри, папа, быки", - сказала
девочка. С этого дня начались длительные злоключения Марселино де Саутуолы.
За год до этого, будучи в Париже на всемирной выставке, он знакомился с
экспозицией древних предметов, которые мы теперь называем палеолитической
мелкой пластикой. Среди них были и гравированные изображения бизонов, очень
похожие на те, что они с Марией нашли на потолке и стенах Альтамиры. Это
породило у Саутуолы первые догадки о принадлежности живописи из Альтамиры
каменному веку. Он начал в пещере раскопки и пригласил на консультации своего
друга, известного специалиста по доисторической археологии, профессора
университета в Мадриде Хуана Виланова и Пьера, который поддержал догадку
Саутуолы. Вскоре ими обоими были опубликованы первые сообщения об этом уникальном
памятнике, вызвавшие всеобщий интерес и побудившие короля Альфонса XII
посетить столь диковинную пещеру. Однако вскоре все крупные специалисты по
археологии, особенно - французские, начиная с Габриэля де Мортилье, признав палео-
литический возраст находок, сделанных при раскопках в Альтамире,
категорически отвергли доводы Саутуолы и Вилановы в пользу палеолитического возраста
живописи. Мало того, Саутуолу обвинили в умышленной фальсификации, в том, что
эти росписи были сделаны одним из его друзей - художником, гостившим в его
замке. Можно себе представить, какую моральную травму нанесли "хранители
научной истины" испанскому гранду, с его обостренным чувством достоинства и
чести. Только почти через 15 лет после смерти М. Де Саутуолы его оппоненты, в
частности Э.Картальяк, вынуждены были публично признать свою неправоту и
согласиться с тем, что живопись Альтамиры относится к эпохе палеолита.
Реставрационные работы в Альтамирской пещере.
«Бизон»
Палеолит. Пещера Альтамира. Испания
Пещера Ласко
(ФРАНЦИЯ)
Пещера Ласко находится близ Монтиньяка (Дордонь) в сорока километрах от Пе-
ригё, на краю плато, над левым берегом р. Везер. Согласно старинной легенде,
от замка Монтиньяк, под Везер к поместью Ласко проходил подземный ход, в
котором были спрятаны сокровища. Эти-то сокровища и искали четверо подростков,
когда, 12 сентября 1940 года, они обнаружили небольшой вход в пещеру,
действительно таившую в себе настоящий клад - великолепные наскальные росписи
эпохи позднего палеолита. Это изображения различных животных (лошадей, бизонов,
оленей, быков и др.), которые полны движения и гармонии. На стенах пещеры
аббатом Глори, работавшим здесь с 1952 по 1963 год, было обнаружено более 2000
изображений.
В одной сцене, которая находится на стене глубокого (6 м) колодца
присутствует фигура человека. Сцена вызвала разные попытки объяснения, одну из
которых можно условно назвать коррида. Ласко всегда представляла большой интерес
не только для ученых, но и для многочисленных туристов. Частые посещения
больших туристических групп привели к изменению микроклимата пещеры, что
губительно сказывалось на изображениях.
В 1963 году, решением министра культуры Франции А. Мальро, Ласко была
выкуплена государством и закрыта для посетителей на 14 лет. Благодаря долгой и
кропотливой работе целого коллектива археологов, биологов, химиков,
спелеологов и геоморфологов живопись и графику пещеры удалось уберечь от разрушения.
И сейчас вход в Ласко закрыт для туристов. Пещеру может осмотреть только
специалист и то по предварительной заявке, которая подается чуть ли не за год. В
день в пещеру могут войти не более 6 человек. Два дня в неделю пещера вообще
закрыта. В связи с консервацией и реставрацией живописи в пещере Ласко, резко
возрос интерес к ней у широкой публики. Монтиньяк расположен близ оживленных
автодорог, ведущих на юг Франции в традиционные места отдыха. У специалистов-
музейщиков стала назревать идея создания искусственной копии пещеры. Однако
для этого была необходима совершенно новая технология, отработать которую
решили на живописи из Ротонды.
Фрагменты росписи пещеры Ласко.
Новый вход-шлюз в пещеру Ласко
Пещера Руффиньяк
(ФРАНЦИЯ)
Пещера Руффиньяк - одна из самых больших по протяженности и разветвленных
пещер с палеолитической живописью. Общая протяженность всех ее залов и
коридоров в трех уровнях около 10 км. Сама пещера была известна давно. Она
упоминается в "Универсальной космографии мира" Ф. де Бельфора (1575).
«НОСОРОГ»
Пещера Руффиньяк.
В конце прошлого века был составлен план пещеры (Мартель) с указанием
старых надписей на Большом Плафоне. В 1915 г. здесь был, тогда еще начинающий
исследователь пещер, аббат Анри Брейль. На стенах пещеры тоже есть старые
надписи и рисунки. Считалось, что они были сделаны не ранее средних веков. В
1956 г., участок земли с пещерой был куплен семьей Плассаров. В том же году
здесь остановились по пути в Пуатье на конгресс их друзья, археологи Ролан
Робер и Луи Рене Нужье. 26 июня 1956 г., Ролан Робер, разглядывая в одном
месте стену пещеры, позвал: "Эй, Тото, иди-ка посмотри". Это были рисунки
двух мамонтов - несомненное свидетельство их палеолитического возраста. С той
поры живопись и графика пещеры Руффиньяк стала объектом пристального изучения
специалистов и местом постоянного паломничества туристов и любителей старины.
До сих пор не прекратились споры между специалистами о подлинности и
принадлежности к верхнему палеолиту отдельных изображений из пещеры Руффиньяк.
Сомневаются, в основном не французы. Больше всего споров вызвал фриз из трех
носорогов. Относительно фриза ссылаются на утверждения некоторых спелеологов,
которые, бывая в пещере между сентябрем и декабрем 1948, видели только двух
носорогов, а третий якобы прибавился только в 194 9 г. На плафоне, по мнению
некоторых специалистов, представлены произведения недавних "наивных"
художников . Живопись Руффиньяка пока не датировалась по С14 и необходимость таких
датировок очевидна.
Пещера Нио
(ФРАНЦИЯ)
Пещера находится неподалеку от города Тараскон-сюр-Арьеж, в известняковом
массиве мыса Кап де ля Лесс, на высоте 100 м. от уровня реки Викдессо,
притока Арьежа. С самого начала XVII века пещера представляла большой интерес для
туристов, которые оставили многочисленные следы на ее стенах. Люди,
приходившие сюда даже не подозревали, что изображения, которые они видели в Черном
Салоне, были настолько древними.
Только в 1906 году благодаря капитану Моляру, который вместе со своими
сыновьями составлял план пещеры и обнаружил живопись Черного Салона. Нио
привлекла внимание специалистов. В 1907 году пещеру изучали А. Брейль и Е. Кар-
тальяк. Но открытие живописи Черного Салона было только началом. В 1925 г. Ж.
Мандеман обнаружил галерею с несколькими черными изображениями и назвал ее
галереей Картальяка. Позднее удалось установить, что изображения появлялись
на стенах пещеры в течение долгого периода между 11500 и 10500 годами до н.э.
Изображения животных из «Черного салона» в пещере Нио.
Пещера Пеш-Мерль
(ФРАНЦИЯ)
Пещера Пеш-Мерль находится на юге Франции, в департаменте Ло на высоте 280
м в восточном склоне холма, по имени которого она названа. Пеш-Мерль была
открыта в 1922 году двумя подростками Андрэ Давидом и Анри Дютертром. Она
представляет собой основной элемент системы ближайших друг к другу пещер. Ширина
ее галерей в среднем равна 10 м, а высота сводов часто достигает от 5 до 10
м. Она расположена на двух этажах, но изображения видны только на нижнем, а
протяженность занимаемых ими стен примерно равна 300 м. Это живописные и
графические изображения животных и различные знаки. Кроме того, здесь можно
увидеть и антропоморфные изображения, некоторые из них довольно реалистичны.
Всего их на стенах пещеры насчитывается около 700 единиц. Однако первобытные
люди оставили свой след не только на стенах пещеры: на ее полу видны
отпечатки детских ног, встречались кусочки древесного угля, остатки оленьей лопатки
и три кремневых орудия: резец, лампа и обтесанный камень. Все эти находки
могут быть датированы верхним палеолитом. Редкость находок и других следов,
оставленных человеком на полу пещеры говорят о том, что она не была
предназначена для длительного обитания и посещалась редко, по-видимому, только в связи
с какими-то ритуальными действиями.
«Мамонт»
Пещера Пеш-Мерль
Пещера Коске
(ФРАНЦИЯ)
Пещера Коске находится в департаменте Ардеш, на средиземноморском
побережье, близ устья Роны, в нескольких километрах южнее Марселя. В 1985 г.
аквалангист Анри Коске (Henri Cosquer) обнаружил под водой, на глубине 36 м
проход, уходивший с пологим подъемом в толщу береговых осадочных пород.
Неоднократно, заплывая в этот проход, он всякий раз возвращался, не добравшись до
его конца. Наконец, в июле 1991 г. он доплыл до того места, где в 160 м от
входа подводный коридор выходил внутрь пещеры, верхняя часть которой была
выше "ватерлинии". На сухих стенах пещеры оказались красочные изображения. Вся
французская и европейская пресса запестрела сенсационными сообщениями.
На первый вопрос (как вход в пещеру оказался глубоко под водой?) ответ
довольно простой. Около 10-9 тыс. лет тому назад закончилась эпоха последнего
оледенения, и началось таяние огромных ледников. Уровень мирового океана
поднялся на 120 м по сравнению с ледниковым периодом. В то время, когда пещера
посещалась древними людьми, вход в наклонный коридор был не только не под
водой, а почти на 80 м выше береговой линии и на расстоянии в 11 км от нее
вверх по склону.
На другой вопрос (какова древность живописи?) ответ был получен вскоре
после ее обнаружения. Подсчет числа атомов радиоактивного углерода в соскобах
краски показал, что возраст самых ранних изображений (отпечатки ладоней,
сделанные черной краской на основе угля) около 28 тыс. лет, а самых поздних -
около 18 тыс. лет (изображения лошадей, козлов, тюленей и, по-видимому, пин-
гвинов, которые жили здесь в ледниковый период).
Живопись пещеры Коске еще долго будет находиться в стадии изучения. Без
акваланга и высокого уровня мастерства в подводном плавании доступ в пещеру
невозможен. Летом 1992 г. здесь погибли трое любителей подводного плавания.
После этого печального инцидента, вход в подводную пещеру был закрыт, а вдоль
всего коридора оборудована линия жизнеобеспечения. Пока здесь побывали только
отдельные специалисты. Декретом министра культуры образована специальная
комиссия по изучению пещеры Коске, во главе с известным авторитетом по
палеолитическому искусству, главным хранителем службы национального наследия, Жаном
Клоттом.
Пещера Шове
Пещера Шове - одна из самых громких и самых последних сенсаций не только
археологических, но общекультурных. Она находится на юге Франции, в
департаменте Ардеш, в обрывистом берегу каньона одноименной реки, притока Роны.
Поблизости расположена широко известная во Франции природная
достопримечательность - "Арочный Мост". Так здесь называют огромную промоину в скале, которая
как бы перекрыла реку гигантским мостом с высотой пролета в 60 м.
Пещеру открыли 18 декабря 1994 г. три спелеолога Жан-Мари Шове, Эльет Брю-
нель Дешамс и Кристиан Хиллэйр. Все они уже имели большой опыт исследования
пещер, в том числе и содержащих следы доисторического человека.
Полузасыпанный вход в тогда еще безымянную пещеру им уже был известен, но до этого
пещера еще не была обследована. Когда Эльет, протиснувшись через узкое отверстие,
увидела большую полость, уходящую вдаль, она поняла, что нужно возвращаться к
машине за лестницей. Был уже вечер, они даже засомневались, не отложить ли им
дальнейшее обследование, но все же вернулись за лестницей и спустились в
широкий проход. Пройдя несколько десятков метров и увидев следы красной охры, а
затем фигуру мамонта, спелеологи поняли, что открыли новый памятник
палеолитической живописи.
Подробное исследование пещеры займет не один десяток лет. Однако уже сейчас
можно сказать, что в пещере четыре больших "зала", в которых около или более
300 изображений. Живопись прекрасно сохранилась. На сегодняшний день это -
самая ранняя на Земле живопись (около 32 тыс. лет) . Уже первые наблюдения
очень существенно пошатнули устоявшиеся представления об искусстве эпохи
верхнего палеолита и отодвинули его начало почти на 5 тысячелетий в глубину.
О пещере Шове опубликованы десятки научных статей, не считая сенсационных ма-
(ФРАНЦИЯ)
териалов в широкой прессе, издан и переведен на основные европейские языки
большой художественный альбом.
Росписи стен в пещере Шове
МЕЛКАЯ ПЛАСТИКА ПАЛЕОЛИТА
Неотъемлемую часть искусства эпохи палеолита составляют предметы, которые
по-русски принято называть "мелкая пластика", по-французски - l'art mobilier,
по-английски - portable art. Это статуэтки и иные объемные изделия,
вырезанные из мягкого камня или из других материалов (рог, бивень мамонта) и плоские
предметы с гравировками и росписями на них.
Одной из первых находок подобных изделий была костяная пластина из грота
Шаффо с изображениями двух ланей или олених.
Костяная пластина из грота Шаффо
Одна из первых находок предметов палеолитической пластики.
Все знают замечательного французского писателя Проспера Мериме, автора
увлекательного романа "Хроника царствования Карла IX", "Кармен" и других
романтических новелл, но мало кто знает, что он служил инспектором по охране
исторических памятников. Именно он и передал в 1833 г. эту пластинку в только
организуемый в центре Парижа исторический музей Клюни. Теперь она хранится в
Музее национальных древностей (Сен-Жермен ан Ле) . Позднее в гроте Шаффо был
обнаружен культурный слой эпохи верхнего палеолита. Но тогда, так же, как это
было с живописью Альтамиры, и с другими изобразительными памятниками эпохи
палеолита, никто не мог поверить, что это искусство старше древнеегипетского.
Поэтому подобные гравировки считались образцами кельтского искусства (V-IV
вв. до Р. X.) . Только в конце XIX в. , опять же, как и пещерную живопись, их
признали древнейшими после того, как они были найдены в палеолитическом
культурном слое.
Наиболее пристальное внимание специалистов привлекают статуэтки женщин,
обнаруживаемые время от времени при раскопках поселений эпохи верхнего
палеолита. Сейчас только на территории России таких статуэток известно несколько
десятков . Вместе с находками в Европе их больше двух сотен. Большинство из этих
фигурок небольших размеров: от 4 до 17 см. Их самым заметным отличительным
признаком является преувеличенная "дородность", они изображают женщин с
грузными фигурами. Типичной можно считать "Венеру"1 из Виллендорфа и статуэтки из
Костенок.
"Виллендорфская Венера"
Женская статуэтка из тонкозернистого плотного
известняка, 11 см, ориньяк. Найдена в Австрии, в местечке
Виллендорф на левом берегу Дуная в 1908 году. Вена.
Музей естественной истории.
Голова покрыта рядами мелких зубчатых насечек,
изображающих по мнению З.А.Абрамовой, волосы или плотно
облегающий головной убор. На груди и на спине
гравированные и рельефные линии.
Бивень мамонта. Высота 11,4 см. Найдена в 1936 г.
П.П.Ефименко, который считал ее "одним из лучших
известных нам произведений той эпохи"
«ВЕНЕРЫ»
Хмм...ммм. Похоже эротика была в ходу уже тогда, также как и проблемы избыточного веса.
Вместе с тем есть и вполне реалистические объемные изображения. К ним,
например относится широко известная головка, которую во Франции называют "дама
в капюшоне" из Брассемпуи.
"Дама в капюшоне"
Статуэтка из бивня мамонта, 3,7 см. Сен-Жермен ан
Ле. Музей национальных древностей. Найдена в 1894
году Э.Пьеттом и Ж.Лапортери при раскопках
одноименной стоянки эпохи палеолита.
А другая статуэтка, найденная здесь же, но, к сожалению, обломанная,
демонстрирует чуть ли не античные пропорции женской фигуры. Некоторые статуэтки из
Чехии сделаны из обожженной глины, например, с поселения Долни Вестоници.
Женская статуэтка из обожженной земляной массы
Высота 11,4 см. Чехия, поселение Долни Вестонице, 1924 г.
Музей "Антропос", г.Брно.
Еще недавно это считалось уникальным явлением, но статуэтка из обожженной
глины недавно была обнаружена в Сибири, в верховьях Енисея на стоянке Майна.
Статуэтка из красновато-коричневой обожженной глины с примесью
отдельных зерен песка. Высота 9,6 см. Найдена на стоянке Майнин-
ская (Саянский каньон, левый берег Енисея близ поселка Майна).
Здесь же в Сибири, в Прибайкалье была найдена целая серия своеобразных
статуэток совершенно иного стилистического облика. Наряду с такими же, как в
Европе, грузными фигурками обнаженных женщин, здесь есть статуэтки стройных,
вытянутых пропорций и, в отличие от европейских, они изображены одетыми в
глухие, скорее всего меховые "комбинезоны". Это находки на стоянках Буреть и
Мальта.
Статуэтка обнаженной женщины
Голова статуэтки тщательно смоделирована и, что бывает
крайне редко, четко проработаны детали лица. Голова покрыта
извилистыми насечками и ямками, изображающими головной убор или
прическу. Бивень мамонта. Размеры 3,1 х 0,8 см. Найдена в 1956
г., внутри жилища, раскопки М. М.Герасимова.
ИСКУССТВО МЕЗОЛИТА
(10-6 ТЫС. ЛЕТ ДО Н. Э.)
Новый и важный этап в развитии первобытного искусства наступил с подъемом
производительных сил в эпоху мезолита (среднекаменный век). Он совпал с
установлением современной геологической эпохи (после отступления ледников).
Группирующиеся в небольшие коллективы люди осваивали большую, чем прежде,
территорию. На морском побережье, у рек и озер они образовывали стоянки под
открытым небом, занимались охотой на мелких зверей, рыболовством и
собирательством, совершенствовали обработку каменных орудий, пользовались луком и
стрелами, облегчавшими охоту, приручили собаку и некоторых других животных. Под
воздействием этих перемен жизненный опыт человека и представления об
окружающем мире расширились, более развитым стал процесс мышления. Человек начал
чувствовать себя более независимым от случайностей охоты. Появившиеся в
захоронениях этого времени предметы быта свидетельствуют о возникновении
верований в загробную жизнь.
Характер художественных образов в эпоху мезолита изменился. В поле зрения
человека вошли новые явления, делались попытки раскрыть взаимосвязи, освоить
общие закономерности жизни. В эту эпоху ярко проявляется одна из
закономерностей поступательного развития искусства. Она заключается в том, что новые
завоевания сопровождаются некоторой утратой достигнутого в предшествующий
период. В изобразительном искусстве появляются элементы схематизма, в живописи
исчезает многокрасочность. Наскальные росписи этого времени исполнены силуэт-
но, ровно положенной красной или черной краской, без лепки объема.
Одновременно возникает более содержательный и целостный взгляд на мир - события
показываются в их взаимосвязи. Хотя центральной темой искусства осталась охота,
вместе с тем в росписях впервые появились изображения человека, его
деятельности, его поражений или побед над силами природы во время охоты или в
военных столкновениях и т. д.
Стремление раскрыть смысл явлений, показать эмоционально-драматическое
действие рождает динамичную, часто многофигурную композицию на плоскости.
Развивается повествовательное начало. Эти черты характеризуют росписи в прибрежных
горных районах Восточной Испании и в Северной Африке. Нанесенные динамичными
штрихами мчащиеся фигуры разъяренных воинов (Испания, Морелли ля Вилла)
показаны как бы с птичьего полета, они исполнены решительности, целенаправленны в
своих действиях. Эта полная экспрессии сцена сражения - свидетельство
напряженной жизни древних людей. Тематика росписей обогащается и новыми сюжетами
(сбор плодов, меда, загон скота). В изображении танца (наскальная живопись
близ мыса Доброй Надежды) метко переданы легкие изящные движения каждой
женщины и вместе с тем единство стремительного ритма, объединяющего три фигуры.
Пример сложного орудия, составленного из многих элементов:
микролитические пластинки, всаженные в древко, образуют наконечник
гарпуна. Мезолит. Дания.
Наскальный рисунок эпохи мезолита.
«Охота с луками и стрелами на оленей»
Мезолит является переходной эпохой от палеолита к неолиту, главная черта
которой - адаптация к природным условиям послеледниковья. В материальной
культуре господствует пластинчатая индустрия обработки камня, распространение
вкладышевой техники. Появляются лук и стрелы, лыжи, сани, лодки.
Практически везде, где были обнаружены плоскостные или объемные изображения
эпохи верхнего палеолита, в художественной деятельности людей последующих
эпох как будто наступает пауза. Ее продолжительность разная в разных
регионах. В степной и лесостепной Евразии она длится долго, чуть ли не 8-9 тыс.
лет. В областях более благоприятных, например, в Средиземноморье и на
Переднем Востоке эта пауза короче - 5-6 тыс. лет. Время между окончанием периода
верхнего палеолита и началом нового каменного века (неолита) называется
"мезолит" (10 - 5 тыс. лет тому назад). Может быть, этот период еще плохо изучен,
может быть, изображения, сделанные не в пещерах, а на открытом воздухе, со
временем смыло дождями и снегом, может быть, среди петроглифов, которые очень
трудно точно датировать, есть относящиеся к этому времени, но мы пока не
умеем их распознавать. Показательно, что и предметы мелкой пластики при
раскопках мезолитических поселений встречаются крайне редко. К концу мезолита или к
началу неолита относятся некоторые памятники со спорными датировками:
петроглифы испанского Леванта, Северной Африки, резьба по кости и рогу из Оленеост-
ровского могильника. Из наименее сомнительных изобразительных памятников
мезолита можно назвать буквально единицы: Каменная Могила на Украине, Кобыстан
в Азербайджане, Зараут-Сай в Узбекистане, Шахты в Таджикистане и Бхимпетка в
Индии.
Каменная Могила
Украина
На юге Украины, недалеко от Мелитополя, в долине р. Молочной, в степи есть
каменистый холм, который представляет собой выход коренных осадочных пород, в
данном случае - песчаника. Холм подвергся сильному выветриванию, в результате
которого на его склонах образовалось несколько гротов и навесов. В этих гро-
тах и на других плоскостях холма с давних пор известны многочисленные резные
и процарапанные изображения. В большинстве случаев они прочитываются с трудом
или вовсе предстают как случайные наборы прямых и кривых линий. Иногда же
угадываются образы животных - быков, козлов. Некоторые исследователи,
изучавшие изображения на плоскостях Каменной Могилы видят здесь даже мамонтов и
носорогов .
Однако говорить с такой же уверенностью, как, например, о мамонтах и
носорогах на стенах французских пещер или в Каповой пещере, об изображениях с
Каменной Могилы трудно. У подножья холма исследовалось многослойное поселение,
нижний слой которого датируется эпохой мезолита. Это может служить косвенным
подтверждением того, что силуэтные изображения быков относятся к эпохе
мезолита .
Рисунки в пещерах «Каменной могилы»
Гобустан (Кобыстан).
Азербайджан.
К югу от Баку между юго-восточным склоном Большого Кавказского хребта и
берегом Каспия расположена небольшая равнина Гобустан («страна оврагов») с
возвышенностями в виде столовых гор Беюк-Даш, Кичик-Даш, Джингир-Даг и Язылы-
Тепе, сложенных известняком и другими осадочными породами. На скалах этих гор
находится много разновременных петроглифов. Большинство из них было открыто
профессором Исхаком Джафарзаде в 1939 г. Результаты его многолетних исследо-
ваний были изданы в 1973 г. в виде альбома-монографии. Исследования этих
памятников продолжают Дж.Н.Рустамов и Ф.М.Мурадова. Наибольший интерес и
известность получили крупные (больше 1 м) изображения женских и мужских фигур,
сделанные глубокими резными линиями. По мнению А.Д.Столяра и А.А.Формозова
они относятся к мезолитическому времени. Датировка подтверждается тем, что
некоторые изображения перекрыты культурными отложениями, в том числе и позд-
немезолитическими. Много изображений животных: быков, мапалов, хищников и
даже пресмыкающихся и насекомых.
Петроглифы в Гобустане. Азербайджан
Зараут-Камар.
Узбекистан
В юго-западных отрогах Гиссарского хребта (Узбекистан), в горах Кугитанг,
на высоте около 2000 м над уровнем моря, в ущелье Зараут-Сай находится широко
известный не только среди специалистов-археологов памятник - грот Зараут-
камар. Расписные изображения из этого грота были открыты в 1939 г. местным
охотником И.Ф.Ламаевым, неоднократно издавались и изучены достаточно подробно
разными авторами. Первоначальные выводы о том, что роспись относится к эпохе
палеолита оказались ошибочными. А.А.Формозов допускает, что роспись относится
к мезолитическому времени или, во всяком случае, не раньше.
Росписи в гроте Зараут-камар. Узбекистан.
Роспись в гроте сделана охрой разных оттенков (от красно-коричневой до ли-
ловатой) и представляет собой четыре группы изображений, в которых участвуют
антропоморфные фигуры и быки. Здесь представлена третья, наибольшая по
размерам (в поперечнике - более 60 см) группа изображений, в которой большинство
исследователей видит охоту на быка. Среди антропоморфных фигур, окруживших
быка, т.е. "охотников" различаются два типа: фигуры в расширяющихся книзу
одеждах, без луков и "хвостатые" фигуры, очень похожие на тех, которых мы
видели на аналогичной по содержанию фреске Чатал-Хююка, с поднятыми и
натянутыми луками. У всех фигур первого типа из-под одежды выступают какие-то
предметы: палки с загнутым вниз концом. Эту сцену можно трактовать по-разному: и
как реальную охоту замаскированных охотников, и как некий миф из цикла, о
котором уже шла речь при рассмотрении сцены "корриды" из Ляско.
Грот Шахты
Таджикистан
Роспись в гроте Шахты, по имеющимся на сегодняшний день данным, вероятно,
самая древняя в Средней Азии. Ее обнаружил в 1958 г. В.А.Ранов во время его
работы в составе широко известной в те времена Памирской экспедиции,
организованной Академией наук СССР для поисков "снежного человека". И хотя
экспедиция не обнаружила никаких его следов, выполненный ею огромный объем работ по
различным направлениям науки (геология, зоология, ботаника, этнография и
т.д.) был весьма важным и результативным. Находки В.А.Рановым стоянки
каменного века и, особенно, данной росписи - были выдающимися археологическими
открытиями. "Что означает слово Шахты, - пишет В.А.Ранов, - я не Знаю.
Возможно, оно происходит от памирского слова «шахт», что значит «скала». Грот
находится на Памире в Горном Бадахшане, в небольшой долине Шахты-сай.
Роспись на задней стене грота
Бхимбетка.
Индия
В северной части Центральной Индии вдоль речных долин тянутся огромные
скальные выходы коренных, в основном, осадочных пород, в частности, -
девонского буро-коричневого песчаника. Скалы очень выветрены, в них много пещер,
гротов и навесов. В этих естественных укрытиях сохранилось очень много
наскальных изображений. Считается, что в окрестностях Бхопала, столицы штата
Мадхья Прадеш рисунки сохранились на стенах около 500 пещер. Среди них
выделяется местонахождение Бхимбетка, которое было открыто в 1953 г. проф.
В.Ваканкаром из Викрамского университета. В.Ваканкар считает, что название
Бхимбетка происходит от имени Бхимы - эпического героя Махабхараты. Индийские
археологи датируют некоторые из этих изображений очень ранними эпохами,
включая верхний палеолит. Однако твердых оснований для этого нет. Судя по тому
живописному изображению, которое приведено здесь, его возраст, скорее всего,
относится к мезолиту. Правда, не следует забывать о неравномерности в
развитии культур разных регионов. Мезолит Индии может оказаться на 2-3 тысячелетия
более древним, чем в Восточной Европе и в Средней Азии.
Период новокаменного века (неолита) характеризуется переходом человечества
от пассивного присвоения продуктов природы к производящей хозяйственной
деятельности. Появились новые формы производства - скотоводство и земледелие,
техника обработки каменных орудий, развивалось гончарное производство и
строительное дело, совершенствовалось ткачество и обработка кожи. Расширение
источников существования, нарастающая активность человека привели к
интенсивному заселению новых пространств, усилению межплеменной борьбы за захват
земель и лучших охотничьих угодий. Поселения возникали на островах, в излучинах
рек, на небольших холмах, используемых для защиты от нападения.
Эти изменения поставили человека в более сложные отношения с природой, что
отражалось на развитии культуры в разных областях. Нарастающее разделение
труда, усиление родовых общин и укрепление связей между ними, усложнили
отношения между людьми. Наивно материалистическое восприятие природы, такое,
каким оно было у людей палеолита, исчезло. Усилилась роль магии, развилась
земледельческая мифология, возникли более сложные формы осмысления жизни.
Продолжало существовать и некультовое искусство, по-прежнему связанное с
трудовой деятельностью. В искусстве неолита начали проявляться локальные
особенности. Они дают возможность отличить неолит Египта и Передней Азии от неолита
Европы. В наскальной живописи продолжал существовать схематический стиль
изображений человеческих фигур и животных - так называемый «Лыжник» в Редей
(провинция Нордланд, Норвегия), «Медведь» в Финнхаг в Афьорде (Норд-ланд,
Норвегия). Петроглифы, высеченные охотниками и рыболовами под открытым небом
на скалах и гранитных валунах (отдельные изображения достигают высоты 8 м) ,
Росписи в Бхимбетке. Индия
ИСКУССТВО НЕОЛИТА
(6-2 ТЫС. ЛЕТ ДО Н. Э.)
изображают лосей, северных оленей, медведей, китов, тюленей, рыб, рептилий.
Редко встречающиеся среди фигур животных человеческие фигуры схематичны.
Неолит обогатил изобразительное искусство созданием произведений
монументальной антропоморфной скульптуры (Южная Европа, Средиземноморье). К их числу
принадлежат изваянья так называемых «каменных баб» Северного Причерноморья,
представляющие собой каменные столбы с округлыми головами и руками,
сложенными у пояса. Во Франции их считали олицетворением богини «покровительницы
мертвых» (изображались и в технике рельефа на стенах пещер). При наличии ясно
выраженной тенденции к схематизму (гигантообразные Кикладские идолы, мрамор,
3—2 тыс. до н.э., Афины, Национальный археологический музей) в некоторых
статуях связь с реальными формами не обрывается до конца (терракотовые женские
фигуры из Триполья). Торс из Кара-Тепе (находится в Эрмитаже, Санкт-
Петербург) реалистичен, близок эллинскому пониманию пластики. Интересна своей
жанровой темой статуэтка «Сидящая женщина» (остров Мальта, ок. 2 тыс. до н.
э., Музей Мальты).
Характерная черта культуры неолита - распространение мелкой пластики,
художественных ремесел и орнамента, которые положили начало декоративному
искусству. В то время как статуэтки животных все еще были близки натуре, в
изображениях женского божества земледелия часто проступали черты схематизма. Живое
чувство пластики, присущее искусству палеолита, уступало место отвлеченным
геометрическим формам.
Новые черты характеризуют и художественные ремесла; их развитие было тесно
связано с осознанием эстетической выразительности трудовых процессов. Чувство
закономерности, присущее реальному миру, выражается в архитектонической
ясности форм предметов быта, в их гармоничной целостности, в ритмической мерности
орнамента, выявляющей его структуру. В основе орнамента - условно-
схематическая передача явлений природы и стремление обобщить, абстрагировать
наблюдения реальных образов. Простейший орнамент появился как след от
плетения, обмазанного глиной. В дальнейшем этот орнаментальный мотив рисовался.
Возникли геометрические узоры, покрывавшие сосуды и другие предметы быта.
Керамический сосуд с ямочным орнаментом. Неолит.
Керамический сосуд с геометрическим орнаментом. Неолит.
Переход к земледелию и скотоводству способствовал систематическому
наблюдению окружающего мира и активному взаимодействию с природой, углублению знаний
ее явлений. Создавалась возможность для восприятия выразительности формы,
ритма, симметрии, которые образовали основу композиции орнамента. Примером
орнаментально-керамических изделий могут служить «трипольские» сосуды (4—3
тыс. до п. э., юго-запад европейской части России и территория ряда
Балканских стран) различной формы, с орнаментом, нанесенным белой, черной или
красной краской. Характерные мотивы орнамента: параллельные полосы, двойные
спирали, обегающие сосуд зигзагами, концентрические круги и т. д., имеющие
разнообразное смысловое значение. Из повторения одних и тех же геометрических
знаков возник правильный и сложный орнаментальный узор, линии которого в
бронзовый век приобрели большую гибкость и упругость. В орнамент включились
схематизированные изображения людей и животных, фольклорные образы, сохраняв-
шие значение и в дальнейшем.
Поздний этап неолита ознаменовался началом строительства больших сооружений
из камня — так называемых мегалитов (от греческих слов «мегас» — большой и
«литое» — камень). Наибольшего развития мегалитическая архитектура получила в
последующий период — эпоху бронзы, когда технические возможности сообществ
людей, перешедших уже от стадии дикости к стадии варварства, стали более
широкими. Овладение металлом — медью и бронзой — позволило им обрабатывать
каменные блоки значительных размеров.
Известно несколько типов мегалитических сооружений — менгиры, кромлехи и
дольмены. Все они образуются большими глыбами частично обработанных камней,
вес которых достигает десятков тонн. Для перемещения и подъема каменных
блоков столь крупных размеров требовались объединенные усилия значительного
количества людей.
Наиболее простым мегалитическим сооружением были менгиры — одиноко стоящие
вертикальные столбы-глыбы (от бретонского «мэн» — камень и «хир» — длинный).
Высота менгиров достигает 20 с лишним метров. Назначение их не установлено,
но по многим данным исследований большинство связано было с погребальными
обрядами. Возможно, что некоторые были установлены в ознаменование какого-либо
значительного события или же, как пограничные знаки.
Менгиры. Шотландия
Менгир. Гранит. Франция.
Менгиры. Шотландия.
Наиболее сложный в планировочном отношении вид мегалитических памятников —
кромлехи (от бретонского слова «кром» — круг, «лех» — камень). Это
концентрические ряды столбов — менгиров, соединенных каменными блоками-балками. В
кромлехах, в том числе самом большом, а холящемся в Стоунхендже (Англия) и
относящемся к эпохе бронзы, существует строго продуманная система
расположения каменных блоков. В пределах центральной круглой площадки находились три
так называемых трилитона, каждый из которых состоял из двух вертикальных
блоков, перекрытых горизонтальной балкой. В геометрическом центре площадки —
самый большой вертикальный каменный блок. Концентрические круги, замыкавшие
кромлех, состояли из камней одинакового, специально подобранного размера.
Кромлех «Стоунхендж»
Южная Англия. Реконструкция.
Кромлех «Стоунхендж»
Кромлех Стоунхендж. Современный вид. Англия.
Около 1600 - 1900 гг. до н.э.
Кромлехи могли быть чисто культовыми ритуальными сооружениями, в частности,
примитивными храмами солнца, на что указывает их круглая форма.
Распространены дольмены (от бретонского «толь» — стол, «мен» — камень), представляющие
вполне законченный тип архитектурного сооружения, поскольку в них уже, помимо
внешнего объема, существует и внутренний. Дольмены имеют различные очертания
в плане — приближающиеся к кругу или овалу, прямоугольную, иногда сильно
вытянутую форму, но в целом, как правило, они состоят из вертикальных,
ограждающих блоков, составляющих стены, и горизонтальных балок-плит, изолирующих
внутреннюю камеру сверху. Известны дольмены, в которых стены и перекрытие
состоят из горизонтально положенных, сравнительно небольших каменных блоков, в
перекрывающей части образующих благодаря постепенному их выпуску подобие
свода. Такие дольмены создавались обычно в тех случаях, когда отсутствовали
каменные блоки необходимых крупных размеров.
Дольмены, очевидно, были примитивными жилищами родовых вождей. Некоторые,
возможно, строились в качестве погребальной камеры, которую предполагалось
покрыть земляной насыпью, что по тем или иным причинам не выполнялось.
Общность форм жилого дома и заупокойной камеры типична для ранних культур,
носители которых (египтяне, этруски и другие народы) представляли себе место
погребения как «жилой дом» усопшего, в котором должны быть обеспечены условия,
сходные с теми, в которых умерший находился при жизни.
До нас дошли остатки и других типов мегалитических сооружений, в том числе
площадок для совершения магических обрядов, обусловленных особенностями
существования людей того времени. Примером служит убежище Дю-Рок во Франции, где
площадка округлых очертаний ограничена по-ярусно расположенными глыбами камня
с нанесенными на них рельефными изображениями животных. Во время ритуального
обряда его участники «убивали» стрелами изображения животных, что, по их
представлению, согласно существующей теории, должно было способствовать
удачным результатам реальной охоты.
Мегалитические сооружения непосредственно смыкаются с постройками культур
Древнего Востока.
Дольмены. Англия.
Ликбез
БИОЛОГИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНЩИКОВ
эволюция
На протяжении тысячелетий людям казалось очевидным, что живая природа была
создана такой, какой мы её знаем сейчас, и всегда оставалась неизменной.
Но уже в глубокой древности высказывались догадки о постепенном изменении,
развитии (эволюции) живой природы. Одним из предтеч эволюционных идей можно
назвать древнегреческого философа Гераклита (VI—V вв. до н.э.), который
сформулировал положение о постоянно происходящих в природе изменениях («всё
течёт, всё изменяется»).
Другой древнегреческий мыслитель — Эмпедокл — в V в. до н.э. выдвинул,
вероятно, одну из древнейших теорий эволюции. Он считал, что вначале на свет
появились разрозненные части различных организмов (головы, туловища, ноги).
Они соединялись между собой в самых невероятных сочетаниях. Так появились, в
частности, кентавры (мифические полулюди-полукони). Позднее будто бы все
нежизнеспособные комбинации погибли.
Великий древнегреческий учёный Аристотель выстроил все известные ему
организмы в ряд по мере их усложнения. В XVIII в. эту идею развил швейцарский
натуралист Шарль Бонне, создав учение о «лестнице природы». На первой ступени
«лестницы» находились «тонкие материи» — огонь, воздух, вода, земля; на
следующих — растения и животные по степени сложности их строения, на одной из
верхних ступеней — человек, а ещё выше — небесное воинство и Бог. Правда, о
возможности перехода «со ступени на ступень» речи, конечно, не шло, и к
эволюции эта система имеет ещё весьма отдалённое отношение.
Первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал
французский учёный Жан Батист Ламарк в книге «Философия зоологии», вышедшей в
1809 г. (см. ст. «Жан Батист Ламарк»). Ламарк предположил, что в течение
жизни каждая особь изменяется, приспосабливается к окружающей среде.
Приобретённые ею на протяжении всей жизни новые признаки передаются потомству. Так
из поколения в поколение накапливаются изменения. Но рассуждения Ламарка
содержали ошибку, которая заключалась в простом факте: приобретённые признаки
не наследуются. В конце XIX в. немецкий биолог Август Вейсман поставил
известный эксперимент — на протяжении 22 поколений отрезал хвосты подопытным
мышам. И всё равно новорождённые мышата имели хвосты ничуть не короче, чем их
предки.
Конвергенция (схождение признаков) в ходе эволюции у не
родственных животных, ведущих сходный образ жизни (сверху вниз):
ихтиозавр, дельфин, акула.
Английский учёный Чарлз Дарвин в отличие от Ламарка обратил внимание на то,
что хотя любое живое существо изменяется в течение жизни, но и рождаются
особи одного вида неодинаковыми. Дарвин писал, что опытный фермер различает
каждую из овец даже в большом по численности стаде. Например, шерсть их может
быть светлее или темнее, гуще или реже и т. п. В обычных условиях среды такие
различия несущественны. Но при перемене условий жизни эти мелкие
наследственные изменения могут давать преимущества их обладателям. Среди множества
бесполезных и вредных изменений могут встречаться и полезные.
Рассуждая таким образом, Дарвин пришёл к идее естественного отбора. Особи с
полезными отличиями лучше выживают и размножаются, передают свои признаки
потомству. Поэтому в следующем поколении процент таких особей станет больше,
через поколение — ещё больше и т. д. Таков механизм эволюции. Дарвин писал:
«Можно сказать, что естественный отбор ежедневно и ежечасно расследует по
всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая
хорошие , работая неслышно и невидимо...»
Эволюция разных видов идёт с разной скоростью. К примеру, беспозвоночные,
относящиеся к типу плеченогих, почти не изменились за последние 440 млн лет.
А в роде Человек, по данным палеонтологов, за последние 2 млн. лет возникло и
вымерло несколько видов.
Конечно, взгляды на теорию эволюции не остались неизменными со времён
Дарвина. К примеру, Дарвин счёл очень серьёзным возражение против своей теории,
выдвинутое английским инженером Ф. Дженкином (оно получило название «кошмара
Дженкина»). Дженкин рассуждал так: допустим, у одной особи случайно появился
какой-то полезный признак. Но у её потомства этот признак «разбавится» ровно
вдвое, у следующего поколения — ещё более уменьшится, пока совершенно не
«растворится» и не будет утрачен. В то время считалось (так думал и Дарвин),
что у потомства признаки родителей могут сливаться (скажем, у белых и чёрных
мышей родится потомство серого цвета). Это распространённое заблуждение
опровергли только открытия Грегора Менделя, которые Дарвину ещё не были известны.
РУДИМЕНТЫ. Эволюцию можно сравнить со скульптором, постоянно переделывающим
свои творения. Ставшие ненужными детали непрерывно уничтожаются, а на их
месте возникают новые. Но иногда эволюция словно «забывает» вовремя стереть
лишние детали. Такие органы называются рудиментарными.
У человека насчитывается около сотни рудиментов: например, мигательная
перепонка глаза, остаток хвостовых позвонков (копчик), волосяной покров на
теле, мышцы, приводящие в движение ушную раковину, зубы мудрости.
Проведя пальцами по завитку ушной раковины, легко заметить утолщение — дар-
винов бугорок. Этот рудимент — всё, что осталось от былой остроконечности уха
предков человека.
Наконец, самый «знаменитый» рудимент человека — аппендикс. Это
червеобразный отросток слепой кишки. Он весьма важен для наших сородичей по классу
млекопитающих — травоядных зверей. Но человек вполне может без него обойтись.
Аппендикс напоминает о себе, когда возникает его воспаление — аппендицит, что
создаёт угрозу жизни человека.
Рудименты имеются практически у всех живых организмов. К примеру,
рудиментами задних конечностей у ложноногих змей (удавов и питонов) являются
маленькие шипики в задней части тела.
ГОМОЛОГИЧНЫЕ И АНАЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ. Что общего между человеческой рукой,
крылом птицы или летучей мыши, передним плавником кита или тюленя?
Выполняемые ими функции совершенно различны. Но эти органы имеют общий план строения
и развиваются из одних и тех же зачатков зародыша. Такие органы называют
гомологичными .
И напротив, крыло птицы и крыло бабочки выполняют весьма сходные функции:
служат для полёта. Глаз человека и глаз осьминога, кроме того, ещё и похожи
внешне. Но ничего общего в происхождении и путях развития этих органов нет.
Такие органы называются аналогичными.
Сходный образ жизни страуса и динозавра струтиомимуса
(«подражающего страусу») сделал похожим их внешний облик.
Рудимент третьего века у человека (1) и третье веко птицы (2) ;
остроконечное ухо у обезьяны (3) , человеческого зародыша (4) и
рудимент остроконечного уха — дарвинов бугорок — на ухе
взрослого человека (5).
В своей аргументации Дарвин опирался на множество примеров искусственного,
проводимого человеком отбора (с помощью которого были созданы многие породы
домашних животных и культурных растений). Но Дарвин не сумел представить ни
одного убедительного примера происходящего в природе естественного отбора.
Такие примеры были описаны учёными только в XX в. Самый известный из этих
примеров — с бабочкой берёзовой пяденицей в Англии. Осматривая в 1950 г.
коллекции бабочек, собранные за предшествующие сто лет, биологи обнаружили, что
бабочки с чёрными крыльями встречались всё чаще, а с серыми — всё реже.
Оказывается, днём пяденицы неподвижно сидят на стволах деревьев, полагаясь на
свою маскирующую окраску. В XIX в. серая окраска превосходно скрывала бабочек
на фоне лишайников, которыми были покрыты деревья. Но по мере того как
загрязнение воздуха в Англии усиливалось, лишайники вымирали, а стволы
становились чёрными от копоти. На тёмном фоне серые бабочки стали заметными для
своих главных врагов — птиц. Чёрная же форма оказалась хорошо замаскированной. В
результате соотношение чёрных и серых бабочек неуклонно изменялось в пользу
чёрных. (Отметим, что единицей эволюции всегда является не особь, а
популяция, т. е. группа особей (в данном случае — пядениц), обитающих рядом друг с
другом и скрещивающихся между собой.)
Ещё более яркий пример естественного отбора — возникновение устойчивости к
ядохимикатам у насекомых. Профессор Кэролл Уильяме писал, что в начале 40-х
гг. XX в. «в руках человека оказалось мощное оружие. Это был ядохимикат ДДТ,
который, как всемогущий ангел-мститель, обрушивался на вредных насекомых.
После первого же соприкосновения с ним комары, мухи, почти все насекомые
срывались в штопор, падали, час-другой жужжали, лёжа на спине, а потом погибали».
Первые сообщения об устойчивости насекомых к ДДТ появились в 1947 г. и
касались комнатной мухи. Из полчищ вредных насекомых систематически выживали лишь
немногие, случайно оказавшиеся более устойчивыми к яду. Но каждый следующий
год в живых оставалось всё более и более стойкое потомство. «Несколько лет
спустя, — писал Уильяме, — комары, блохи, мухи и другие насекомые уже
перестали обращать внимание на ДДТ. Скоро они начали его усваивать, потом
полюбили» . Такая устойчивость была обнаружена более чем у 200 видов насекомых, и
список этот продолжал расти.
Совершенно аналогична история «привыкания» болезнетворных бактерий к
антибиотикам и многим другим лекарствам.
История эволюции на Земле, как её представляют современные учёные, изложена
в статье «Происхождение и развитие жизни».
АТАВИЗМЫ. Порой в отдельных особях эволюция неожиданно «вспоминает» и
воспроизводит давно забытые детали строения их предков. Такие признаки носят
название атавизмов. У человека это может быть кожа, сплошь покрытая густой
шерстью, два ряда молочных желёз, небольшой хвост.
Наиболее часто у человека встречаются такие атавизмы, как заячья губа и
волчья пасть. Эти названия даны за чисто внешнее подобие и совсем не
означают, конечно, что зайцы или волки являются предками человека. При этих
атавизмах нарушается строение костей черепа.
Атавизм. Волосатый человек.
ВЕЩЕСТВА ОРГАНИЗМА
В фантастическом рассказе американского писателя Артура Порджесса крошечный
божок Йип хотел отблагодарить героя рассказа за оказанную услугу, выполнив
любую его просьбу. Но божок был очень мал, и стоимость награды не могла
превышать двух долларов. В конце концов, Йип помог герою покорить сердце любимой
девушки. Причём главное условие не было нарушено — ведь, как утверждает
писатель, «стоимость всех химических веществ, входящих в состав организма
человека весом около 70 кг, составляет 1 доллар 98 центов».
В организме человека, весящего 70 кг, — 45,5 кг кислорода, 12,6 кг
углерода, 7 кг водорода, 2,1 кг азота, 1,4 кг кальция, 700 г фосфора. Всех
остальных элементов, вместе взятых (в основном калия, серы, натрия, хлора, магния,
железа и цинка), — около 700 г. Вот всё это «богатство» и стоило, по
подсчётам писателя, 1 доллар 98 центов.
Самый важный из перечисленных «элементов жизни» — углерод. Углерод — основа
жизни. Органические вещества — это всегда соединения углерода. Атомы углерода
обладают уникальной способностью образовывать с другими атомами углерода цепи
и кольца различной длины. Отсюда бесконечное разнообразие соединений
углерода.
А всего в живых клетках можно найти около 70 химических элементов таблицы
Менделеева. Среди них имеются даже такие ядовитые и экзотические, как олово,
свинец, мышьяк, золото.
Элементы, которые содержатся в организме в количестве нескольких граммов
или долей грамма, называют микроэлементами. К примеру, железа в организме
человека всего 4—5 г. Этого количества металла хватило бы разве что на один
гвоздь среднего размера. Но благодаря железу работает, например, гемоглобин
крови, переносящий кислород. Иода в организме содержится ещё меньше — сотые
доли грамма. Но при его отсутствии у человека развивается серьёзное
заболевание — зоб (см. раздел данной статьи «Гормоны»).
Для тех наших читателей, кому «стоимость человека», подсчитанная
американским писателем, показалась возмутительно низкой, мы можем привести возражение
профессора Йельского университета Г. Моровица против этого подсчёта. Он
заметил, что подсчитывать надо стоимость не элементов, входящих в состав
организма (углерода, кислорода и т. д.), а сложных органических соединений (белков,
углеводов и др.). При таком подсчёте стоимость уже только одних гормонов
человека (о которых рассказано ниже) составит миллионы долларов — целое
состояние !
ВОДА. Леонардо да Винчи назвал воду «соком жизни» на Земле. Действительно,
всё живое в среднем на 80% состоит из этого неорганического вещества (человек
— на 60%) . Медузы состоят из воды на 95%, клетки мозга человека — на 85%,
кровь — на 80%, клетки костной ткани — на 20%. Потеря воды в количестве 1% от
веса тела вызывает сильную жажду. Если потеря воды в 10 раз больше (т. е.
составляет 10% от веса тела), это может привести к смерти.
Почти все химические реакции в клетке идут в водной среде. Без воды, этого
универсального растворителя, они были бы невозможны.
Кроме того, испаряясь, вода охлаждает организмы обитателей суши. Если бы
человек не испарял пот, то после часа напряжённой физической работы или игры
в футбол температура его тела подскочила бы градусов до сорока шести!
Писатель Антуан де Сент-Экзюпери так сформулировал мысль о соотношении воды
и жизни: «Вода! Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь».
И всё-таки некоторые учёные считают, что жизнь возможна не только там, где
есть вода. В доказательство они приводят тот факт, что многие белки-ферменты
земных организмов (см. раздел «Белки» в статье «Вещества организма»)
прекрасно работают в других средах, например в уксусной кислоте, этиловом спирте.
ИЗ ИСТОРИИ ГИГИЕНЫ. Ещё в незапамятные времена люди поняли, что вода
великолепно помогает поддерживать чистоту тела и уберечься от многих болезней. Но
гигиена переживала в разные эпохи и хорошие, и плохие времена. В Древнем Риме
бани (термы) помимо прямого назначения служили чем-то вроде клубов и
пользовались большой популярностью. Правитель, желавший оставить по себе добрую
память, строил общественные бани. А богатые римляне имели домашние ванные
комнаты. По водопроводу подавалась горячая, холодная и тёплая вода.
До XIII в. в Европе сохранялись эти традиции отношения к воде и гигиене.
Встав утром, обеспеченные люди имели обыкновение принимать ванну. Подлинное
«средневековье» в этой сфере наступило с XV в., с изобретением ночного белья.
Традиция утренней ванны отошла в прошлое: люди только переоблачались из
ночного в дневное платье.
Закрывались общественные бани. Даже перед едой руки уже не мыли. В одном из
учебников хороших манер тех времён давался совет: «Руки и лицо мыть почти
ежедневно». Французский «король-солнце» Людовик XIV, хотя и имел собственную
ванну, пользовался ею только при болезни.
Европейский горожанин в среднем расходовал в день на мытьё, стирку,
приготовление пищи около 20 л воды. Для сравнения скажем, что современный человек
использует в день в среднем 300—400 л воды. И это лишь необходимый минимум!
Возрождение гигиены наступило только в XVIII в. Но зато сегодня практически
во всех странах признано, что вода, гигиена и здоровье — вещи, неотделимые
друг от друга.
СОЛИ. Помимо воды, важнейшие из неорганических веществ живого организма —
минеральные соли. Из нерастворимых солей строятся кости позвоночных животных
(фосфат кальция), раковины моллюсков, оболочка птичьих яиц (карбонат
кальция) . Растворённые соли в каждой клетке составляют 1% от её массы. Роль их в
жизнедеятельности клетки чрезвычайно многообразна.
Самая известная соль — поваренная, хлористый натрий. Гулливер, герой
знаменитого произведения Джонатана Свифта, в одном из своих путешествий оказался
без поваренной соли. Он рассказывал: «Сначала я очень болезненно ощущал
отсутствие соли, но скоро привык обходиться без неё, и я убеждён, что
распространённое употребление этого вещества есть результат невоздержанности. Ведь
мы не знаем ни одного животного, которое любило бы соль».
Однако Гулливер ошибался. Травоядные животные постоянно испытывают солевой
голод и жадно слизывают соль всюду, где находят. А вот плотоядные животные,
действительно, получают достаточно поваренной соли с поедаемым ими мясом.
Точно так же питающиеся мясом и рыбой эскимосы и чукчи прекрасно обходятся
без соли. Помните реакцию на солёную пищу персонажа романа Даниэля Дефо
«Приключения Робинзона Крузо» — Пятницы, никогда не пробовавшего соли? «Он
удивился, зачем я ем суп и мясо с солью. Он стал показывать мне знаками, что с
солью не вкусно. Взяв в рот щепотку соли, он принялся отплёвываться и сделал
вид, что его тошнит от неё, а потом выполоскал рот водой. ...Лишь долгое
время спустя он начал класть соль в кушанье, да и то немного». Вероятно, Пятница
до встречи с Робинзоном питался в основном животной пищей.
Надо сказать, что поваренная соль сыграла большую роль в истории
человечества: служила заменителем денег, являлась причиной «соляных бунтов»
(Московский соляной бунт 1648 г., вызванный тем, что правительство подняло налог на
соль; подобные бунты прокатились тогда по многим городам России) и «соляных
походов протеста» (в Индии в начале XX в. — когда в знак неповиновения
английским властям, обладавшим монополией на производство соли, её выпаривали из
морской воды).
Соль необходима живым организмам. В то же время избыток соли вреден.
Увлекаясь такими продуктами, как соленья, сельдь, колбасы, люди вводят в организм
слишком много соли. В сутки организму необходимо 8—9 г соли, но человек
потребляет обычно вдвое большее её количество. Это приводит к повышенному кро-
вяному давлению (гипертонии). Япония, где каждый житель потребляет около 30 г
соли в день, держит первенство по числу больных этой болезнью.
БЕЛКИ. Водной из книг Библии сказано: «Вначале было Слово». Современная
книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой: «Вначале
был белок».
Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, — это белок куриного
яйца, альбумин. Он хорошо растворим в воде, при нагревании сворачивается (мы
видим это, когда жарим яичницу), а при долгом хранении в тепле разрушается —
яйцо протухает.
Но белок спрятан не только под яичной скорлупой. Волосы, ногти, когти,
шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи — все они почти целиком состоят из
другого белка — кератина. Кератин нерастворим в воде, не сворачивается, не
разрушается в земле: рога древних животных сохраняются в ней так же хорошо,
как и их кости. (Хотя некоторые насекомые (личинки моли) и даже птицы — орлы-
стервятники — прекрасно переваривают его.) А белок пепсин, содержащийся в
желудочном соке, сам способен разрушать другие белки (что нужно для
пищеварения) . Белок интерферон применяется при лечении насморка и гриппа, т .к.
убивает вызывающие эти болезни вирусы. А белок змеиного яда способен убить
человека .
Если из организма животного удалить всю воду, то больше половины его сухой
массы составят различные белки. Чем сложнее организм, тем больше белков он
содержит. В организме бактерии — примерно 3—4 тыс. разных белков, а у
млекопитающих — уже около 50 тыс.
Как устроен белок? Мы не будем здесь подробно останавливаться на химическом
строении белка. Некоторое представление о его сложности даёт химическая
формула гемоглобина белка, придающего красный цвет крови и разносящего кислород
от лёгких по всему телу. Вот она: C3o32H48i60872N78oS8Fe4.
Чтобы представить себе наглядно общую схему строения белка, скажем лишь,
что его молекула напоминает нитку, унизанную разноцветными бусинами. «Бусины»
называются аминокислотами. В белках встречается, как правило, 20 аминокислот;
в нашей схеме это означает, что «бусины» могут быть двадцати разных цветов.
Каждая аминокислота имеет своё название: например, глицин, аланин, лейцин,
валин ит. д. Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до
нескольких сотен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка — около 300
аминокислот. «Бусины»-аминокислоты могут связываться друг с другом и
образовывать цепочку «бус» — белок.
Когда человек съедает, допустим, бифштекс, содержащиеся в бифштексе белки —
«бусы» — перевариваются и распадаются на отдельные «бусины». Из них организм
человека строит уже свои собственные белки.
Молекула белка гемоглобина. Рабочие группы, содержащие железо и
присоединяющие кислород, обозначены красными кружками.
Принцип работы белка-фермента. Молекула фермента «организует
встречу» молекул двух реагирующих веществ.
Как вы думаете, сколькими способами можно нанизать на нитку длиной в 100
бусин бусины 20 цветов? 20100 способами! Это число со 130 нулями! Представить
такое число невозможно: во всей Вселенной не найдётся такого количества
элементарных частиц. Сколько же различных белков с совершенно разными свойствами
может построить природа! Недаром белки считают самыми сложными молекулами.
Однако хитрости устройства молекулы белка не исчерпываются рассказанным.
Прямая нитка бус — это только первичная структура белка. Аминокислотная
цепочка способна изгибаться, «бусины» притягиваются друг к другу. Цепочка
Закручивается в спираль, или нечто вроде гармошки, или что-то ещё посложнее, —
это вторичная структура. Но и этим дело не заканчивается. Спираль, как
волшебная змея, сворачивается ещё и ещё, закручиваясь в узел, клубок или шарик
(глобулу). Это третичная структура. У некоторых белков устройство ещё сложнее
— отдельные клубки собираются вместе по 2, 3, 4 (и даже больше) штуки. Они
крепко прилипают друг к другу и дальше работают совместно. (Гемоглобин, о
котором мы уже упомянули, именно так и устроен.) Это четвертичная структура.
«Клубок» можно легко размотать, а «пружину» — раскрутить. Такой процесс
называют денатурацией. Во время денатурации свойства белка сильно изменяются.
Зачем человек, например, разогревает или готовит себе пищу? Отчего бы не
поглощать её сырой? Дело в том, что при варке, допустим, того же яйца яичный
белок денатурирует — из слизистой жидкости превращается в плотную белую
массу. При полной денатурации «клубок» превращается в «проволоку» — тогда
становится очень удобно «резать её на куски» (аминокислоты), что и делает
желудочный сок со съеденной яичницей. Сырое яйцо или мясо переварить гораздо
труднее .
Денатурация молекулы белка. Молекулы некоторых аминокислот.
Разноцветные шарики и конусы — атомы углерода, водорода, кислорода,
азота.
Живое существо, чьи белки денатурировали, умирает. При температуре тела
выше 42° С белки человеческого тела не выдерживают и начинают денатурировать,
человек погибает. Размотать белковый «клубок» можно не только при высокой
температуре, но и с помощью облучения, холода, яда, высушивания, а также
многими другими способами.
Если белок при «раскручивании» не распался на отдельные «бусины», то он
может вновь скрутиться в «клубок». Происходит ренатурация.
Теперь посмотрим, какую роль играют белки в организме. Мы можем без
преувеличения сказать: самую важную. Из белков строится всё наше тело. У каждого
человека свой набор белков (исключая близнецов (см. ст. «Близнецы»), у
которых он одинаковый). Чем в более дальнем родстве между собой находятся люди,
тем более различен их белковый состав. Точно так же и во всей живой природе:
у слона и человека гораздо больше похожих белков, чем у человека и гриба
подберёзовика. Каждый белок определяет какое-нибудь свойство организма: цвет
глаз, волос, строение внутренних органов и т. д.
Но не следует воспринимать белки как неподвижные «кирпичи», составляющие
организм. В том-то и заключается основное чудесное свойство белков, что это
не «кирпичи» организма, а скорее «шестерёнки», «маятники» и «колесики».
Работая, каждый белок частично раскручивается (денатурирует), а готовясь к
работе, закручивается (ренатурирует) . Так же работает ружьё: оно стреляет, когда
изменяется положение курка, а затем курок снова надо взводить."
Например, один из белков сетчатки глаза — зрительный пурпур (родопсин) —
«раскручивается» под действием света (при этом он выцветает). А в темноте он
восстанавливается (см. ст. «Органы чувств»). Благодаря этому процессу в
конечном итоге мы видим свет.
Есть белки, точно так же воспринимающие тепло, запах, вкус, механические
колебания. Раздражители «дёргают» за кончик белкового «клубка», начиная его
разматывать. В результате возбуждение передаётся нервным клеткам.
По такому же принципу работает и уже упомянутый нами транспортный белок
гемоглобин, разносящий по нашему телу кислород. Этот белок любопытен тем, что
содержит железо, необходимое ему для работы. Всего в организме человека
содержится 4—5 г железа. Захватив кислород, гемоглобин частично
«раскручивается», а затем, доставив его в нужное место, «закручивается» обратно,
отдавая кислород для дыхания окружающим тканям.
Любопытным образом работают другие транспортные белки, которые переносят
разные вещества сквозь клеточную мембрану. Крупные молекулы в отличие,
например, от молекул воды не могут проскочить сквозь эту мембрану. Транспортные
белки в закрученном состоянии можно отчасти сравнить по форме со сложной
вычурной рюмкой или бокалом, торчащим вовне из мембраны. Форма «бокала»
идеально подходит под какое-то одно конкретное вещество. Как только оно заполняет
«бокал», он автоматически поворачивается внутрь клетки и там освобождается от
содержимого. Так в клетку переносится, например, глюкоза.
Точно так же — как футляр к инструменту — подходят к проникшим в организм
чужеродным белкам белки-антитела, своеобразные «стражники» организма.
Захватывая чужие белки, они выбрасывают их из организма. Антитела охраняют
человека от возбудителей болезней — бактерий, вирусов. К сожалению, эти «охранники»
организма «слепы», и если, например, человеку пересадить вместо повреждённой
здоровую, но чужую почку, антитела атакуют её и тем самым губят человека.
Мы не сможем в небольшом разделе подробно рассказать о всей той
разнообразной работе, которую выполняют белки. Остановимся на ещё одной их роли в
организме, также очень важной.
В организме каждую секунду протекают миллиарды химических изменений и
превращений. Чем выше температура, тем быстрее идёт реакция (даже сахар быстрее
растворяется в горячем чае) . Но при температурах 40—45° С, как мы знаем,
большинство белков денатурирует. А ведь при таких низких температурах
необходимые организму реакции почти не идут! Как же быть? Нужны особые белки,
которые ускоряли бы ход реакций.
И такие белки в природе существуют. Они называются ферментами. Поднимается
ли тесто на дрожжах, исчезает ли у подрастающего головастика хвост, или
хищное растение росянка переваривает комара — нигде не обошлось без ферментов.
Они ускоряют скорость реакций в миллионы, а иногда в десятки миллиардов раз.
Жизнь без ферментов была бы невозможна, поскольку химические реакции в
клетке шли бы слишком медленно или не шли бы вовсе. При нагревании первыми из
белков разрушаются ферменты, поэтому непродолжительный, но сильный нагрев
убивает большинство живых существ. Их ферменты денатурируют, а без них
организм перестаёт работать.
Каждый фермент годится только для своей, одной-единственной реакции. Можно
себе представить, какое бесчисленное множество ферментов нужно для нормальной
работы организма!
Как работает белок-фермент? По уже знакомому нам принципу. В «клубке»
белка-фермента есть «ямка», куда как раз аккуратно ложатся молекулы тех веществ,
которым фермент должен «устроить встречу». Фермент как бы узнаёт «свои»
молекулы. «Ямка» называется активным центром фермента. Используем ещё одно
сравнение : нужные вещества подходят к ферменту, как ключ к замку. Но замок этот
«с секретом». Он сам изменяется, подстраиваясь под «ключ», т. е., как и в
приведённых выше примерах, частично «.раскручивается», денатурирует. В
качестве аналогии можно привести, например, одежду. Она подогнана под размер тела
человека, но при надевании форма её изменяется.
Не следует думать, что вещества подолгу задерживаются в активном центре
фермента. Иногда сквозь эту «ямку» за минуту успевает проскочить 5 млн
молекул реагирующих веществ! (Иные, впрочем, работают «медленно» — с десяток
«оборотов» в секунду.)
Фермент может работать и вне организма. Например, во многие стиральные
порошки сейчас добавляют ферменты, которые прекрасно справляются со своей ролью
— удаляют с белья пятна грязи. Нужны ферменты и в пищевой индустрии. Каждый
год мировая промышленность для разных целей производит сотни тысяч тонн
ферментов .
Как мы видим, белок — это действительно основа жизни, и где его нет — жизнь
невозможна.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ. И живые существа, и неживые предметы устойчивы и могут долго
сохраняться неизменными. Но причины этой устойчивости разные. Автомобиль
прочен, т. к. он состоит из металла. Мельчайшие частицы — атомы — «держатся»
друг за друга и не дают автомобилю разрушиться. При этом и автомобиль, и
камень, и все другие неживые предметы в продолжение своего существования
состоят в основном из одних и тех же атомов.
Иное дело — живой организм. Человеческий организм, как и организмы всех
животных и растений, постоянно себя перестраивает. Из различных питательных
веществ , содержащихся в пище, — белков, жиров и углеводов — живые существа
строят свои клетки. Вещества, не нужные организму, он выделяет в окружающую
среду. Эти явления и называются обменом веществ. За 8 лет состав атомов
человека почти полностью меняется, но при этом каждый из конкретных людей, как мы
знаем, остаётся самим собой. За всю жизнь человека через его организм
проходит 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белков. Постоянная «лепка» организмом
самого себя называется пластическим обменом (от греческого «пластикос» —
лепной) .
Таким образом, живое существо правильнее было бы сравнивать не с предметом
(например, камнем), а скорее с постоянным процессом — как, например, падение
потока воды в водопаде.
Чтобы автомобиль ехал, в нём сжигается бензин. Чтобы работали заводы, также
нужно сжигать топливо. Устойчивость живых организмов основывается на
постоянном «ремонте». Но и для ремонта нужна энергия. Откуда же организм берёт
энергию? В любом организме тоже «сжигаются» сложные органические вещества пищи,
только сжигаются без огня. В отличие от пластического это — энергетический
обмен.
При горении вещество соединяется с кислородом воздуха. В химии этот процесс
называется окислением. Особые белки—ферменты (см. раздел «Белки»), которые
есть в любом организме, могут окислять вещества без пламени, и около 40%
выделяемой энергии используется на нужды организма. Для сравнения напомним: в
паровом двигателе с пользой применяется около 10% энергии, а в двигателе
автомобиля — около 30%.
Организмы, которые «сжигают» запасы, созданные другими живыми организмами,
называются гетеротрофными, т. е. поедающими других. Это все животные, грибы и
большинство бактерий. Человек — тоже гетеротроф.
Но если бы все организмы только «сжигали» органические вещества, эти
вещества скоро кончились бы и жизнь стала бы невозможна. Таким образом, жизнь на
нашей планете существует только потому, что некоторые организмы научились
получать органические вещества из неорганических. Это — растения и часть
бактерий. Они называются автотрофами.
Каждый может провести несложный эксперимент: вырастить в горшке с землёй
растение, а потом сравнить первоначальный вес земли, её вес в конце опыта и
вес самого растения. Даже если растение весит несколько килограммов,
получится, что вес земли изменился довольно мало. Откуда же взялся лишний вес
растения? Оказывается, из воздуха и воды, которой поливали растение.
С помощью фотосинтеза (см. ст. «Фотосинтез») зелёные растения производят
«чудесное превращение»: соединяют углекислый газ воздуха и воду, а получают
сахара, или, как их называют, углеводы (о которых рассказано ниже), и, кроме
того, выделяют кислород. Для этого им нужен только солнечный свет.
И всё же, если бы не гетеротрофы, жизнь на Земле тоже не смогла бы
существовать . Представим себе, что бы произошло, если бы в какой-то момент в мире
из живых организмов остались только автотрофы — зелёные растения. Умершие
растения лежали бы веками, не разлагаясь: «переварить» их было бы некому.
Очень скоро растения полностью израсходовали бы углекислый газ, содержащийся
в атмосфере, превратив его в органические вещества. Солнце продолжало бы
светить, но растениям уже не из чего было бы строить дальше свои организмы. И со
смертью последнего из них жизнь на Земле прекратилась бы.
К счастью, этого никогда не случается, т. к. обилие пищи тут же привлекает
животных, грибы и бактерии. Благодаря им через некоторое время мёртвое
органическое вещество снова превращается в воду и углекислый газ, а в землю
поступают минеральные соли, так необходимые растениям. В итоге всех этих
превращений растения снова создают пищу для всех, а животные, грибы и бактерии
разлагают её снова до простых неорганических веществ. Весь углекислый газ
атмосферы каждые 300 лет проходит через живые организмы. А «полный оборот»
атмосферного кислорода длится 2 тыс. лет. Благодаря этому великому круговороту
на Земле и поддерживается жизнь.
Трудно себе представить какой-либо процесс на Земле, в котором не
участвовали бы живые организмы. Их обмен веществ создал кислородную атмосферу,
управлял климатом, формировал облик нашей планеты.
ОБ АСИММЕТРИИ ЖИВОГО. Ещё немецкий философ Иммануил Кант заметил: «Что
может быть больше похоже на мою руку или на моё ухо, чем их собственное отра-
жение в зеркале? И всё же я не могу поставить ту руку, которую я вижу в
зеркале , на место оригинала».
На аналогичное явление обратили внимание и поэты:
Я на правую руку надела
Перчатку с левой руки...
(Анна Ахматова)
Совершить такую ошибку можно только в состоянии сильного волнения. Да и как
ни надевай такую перчатку, она всё равно не подойдёт. Организм, как мы видим,
прекрасно различает правое и левое.
Причём, что удивительно (об этом и пойдёт речь), — как правило, живая
природа отдаёт явное предпочтение одному из двух направлений — либо правому,
либо левому. Среди людей гораздо чаще встречаются «правши», нежели «левши».
Раковины моллюсков закручиваются обычно справа налево, и лишь одна на несколько
тысяч — наоборот. (Впрочем, к этому можно добавить, что и наблюдаемая нами
неживая природа как будто «предпочитает», например, вещество антивеществу.)
А французский биолог Луи Пастер (см. ст. «Луи Пастер») даже назвал
нарушение симметрии, асимметрию, основным свойством живого. Он не имел в виду,
конечно, только знакомые нам внешние проявления асимметрии. Дело в том, что
асимметрия живого существует и на самом глубоком уровне — на уровне молекул
живых организмов.
В разделе «Белки» рассказано, что белковые цепочки состоят из отдельных
«бусин» — аминокислот. И, оказывается, аминокислоты могут быть правыми и
левыми. Не отличаясь по химическому составу, они будут отличаться друг от
друга, как предмет (та же рука) и его зеркальное отражение. Эти формы не
совмещаются друг с другом ни при каких поворотах, как не надеваются левая и правая
перчатки на одну руку.
Как вы считаете, какие аминокислоты входят в состав белков живых
организмов? Вероятно, поровну — правые и левые? Так вот, нет — только левые! Более
того, правые формы для земной жизни просто вредны. Когда одна из западных
фармацевтических фирм случайно стала продавать лекарство, в состав которого
входило равное количество правых и левых форм, у употреблявших его беременных
женщин рождались больные дети. Точно так же правыми и левыми могут быть и
углеводы (см. раздел «Углеводы» в статье «Вещества организма»). В составе живых
организмов все углеводы — правые.
В повести Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» девочка Алиса проходит
сквозь зеркало и попадает в «зеркальный» мир. Математик Кэрролл не был,
вероятно, знаком с тонкостями химического строения зеркально-симметричных
веществ. Ведь, попади Алиса в мир, «отражённый» на уровне молекул, она бы...
умерла от голода, т. к. не смогла бы питаться «зеркальной» пищей (а вот вода
ничем не отличалась бы от нашей).
Почему же случилось так, что в составе живых существ нашей планеты
оказались только правые углеводы и левые аминокислоты? В одном из рассказов
польского фантаста Станислава Лема предлагается такая версия. Будто бы жизнь была
завезена на Землю на инопланетном космическом корабле. И механик этого
корабля , выливая в первобытный земной океан ведро органических веществ, размешал
их кочергой в одном направлении. И вот результат... Это, конечно, шутка.
А как обстояло дело в действительности? Важнейшие жизненные процессы
(«считывание» генетической информации, синтез белка — см. ст. «Генетика») могут
протекать только в «зеркально»-однородной среде. Значит, жизнь неизбежно
должна была нарушить равноправие правых и левых форм органических веществ.
Быть может, одновременно где-то возникла «зеркальная» жизнь — с правыми
аминокислотами и левыми углеводами? Но тогда, видимо, в борьбе за
существование выжили наши далёкие предки, истребив своих «двойников из Зазеркалья».
Далеко не всякий пятилетний ребёнок различает правую и левую стороны. В XIX
в. солдаты заучивали «право и лево», привязывая к правому сапогу сено, а к
левому — солому. И сейчас взрослому человеку случается ошибиться. А взятый из
живого организма белок-фермент разделяет смесь правых и левых аминокислот
безошибочно и чисто. Так что в чём-то жизнь, безусловно, ушла вперёд,
развиваясь от белковых молекул до человека. А в чём-то мы поотстали...
ГЛИКОЛИЗ. Герои романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта» только собрались
поужинать мясом подстреленной ими дикой ламы (гуанако), как вдруг выяснилось,
что оно совершенно несъедобно.
«Быть может, оно слишком долго лежало?» — озадаченно спросил один из них.
«Нет, оно, к сожалению, слишком долго бежало! — ответил учёный-географ Па-
ганель. — Мясо гуанако вкусно только тогда, когда животное убито во время
отдыха, но если за ним долго охотились и животное долго бежало, тогда его мясо
несъедобно».
Вряд ли Паганель сумел бы объяснить причину описанного им явления. Но,
пользуясь данными современной науки, сделать это совсем нетрудно. Начать
придётся, правда, несколько издалека.
Когда клетка дышит кислородом, глюкоза «сгорает» в ней, превращаясь в воду
и углекислый газ, и выделяет энергию. Но, предположим, животное долго бежит,
или человек быстро выполняет какую-то тяжёлую физическую работу, например,
колет дрова. Кислород не успевает попасть в клетки мышц. Тем не менее, клетки
«задыхаются» не сразу. Начинается любопытный процесс — гликолиз (что в
переводе означает «расщепление сахара»). При распаде глюкозы образуется не вода и
углекислота, а более сложное вещество — молочная кислота. Каждый, кто
пробовал кислое молоко или кефир, знаком с её вкусом.
Энергии при гликолизе выделяется в 13 раз меньше, чем при дыхании. Чем
больше молочной кислоты накопилось в мышцах, тем сильнее человек или животное
чувствует их усталость. Наконец, все запасы глюкозы в мышцах истощаются.
Необходим отдых. Поэтому, перестав колоть дрова или взбежав по длинной
лестнице , человек обычно «переводит дух», восполняя недостаток кислорода в крови.
Именно молочная кислота сделала невкусным мясо животного, подстреленного
героями Жюля Верна.
Точно так же молочнокислые бактерии извлекают для себя энергию, превращая
глюкозу, содержащуюся в молоке, в молочную кислоту, а само молоко (или
сливки) — в простоквашу, ряженку, кефир, йогурт, мацун, творог, сметану и др.
Кислород бактериям при этом не нужен: брожение заменяет им дыхание.
А при спиртовом брожении расщепление глюкозы идёт дальше, и она распадается
на этиловый спирт и углекислоту. На этом основано приготовление вина, пива,
кваса, кумыса, дрожжевого теста.
УГЛЕВОДЫ. Картофельные клубни (крахмал), пищевой сахар (сахароза), бумага
(целлюлоза), — всё это углеводы или почти чистые углеводы. Все они состоят
только из углерода, кислорода и водорода, при этом соотношение атомов
водорода и кислорода в них такое же, как в молекулах воды. Получается, что состоят
они из «угля» (т. е. углерода) и воды — отсюда и их название.
ГЛЮКОЗА. Пищевой сахар, сахароза, — соединение глюкозы и фруктозы. Глюкоза
— пожалуй, самый известный из углеводов. В организме любого животного должно
постоянно содержаться определённое её количество (в крови человека — около 15
г) . Организм «сжигает» глюкозу, превращая её в углекислоту и воду, и таким
образом получает энергию для всех идущих в нём процессов.
Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме — любопытное,
хотя и гораздо менее важное. В зимнее время иногда можно найти лягушек,
вмёрзших в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они
ухитряются не замёрзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в
крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию
внутри организма кристалликов льда.
КРАХМАЛ И ГЛИКОГЕН. Хранить глюкозу в чистом виде живым организмам довольно
обременительно: её не слишком большие молекулы легко «разбегаются» из клеток.
Как грибники для хранения нанизывают грибы на нитки, так и организмы про
запас составляют «бусы» из молекул глюкозы. «Нанизывать» глюкозу в виде бус
можно разными способами. При этом получаются разные вещества.
Растения запасают углеводы в виде крахмала, а животные и грибы — в виде
более легко растворимого гликогена. Известно, что если капнуть на кусочек хлеба
или в крахмальный раствор немного йода, они окрасятся в синий цвет. Такое
окрашивание при взаимодействии с йодом даёт крахмал. А гликоген с йодом даёт
красное окрашивание.
ЦЕЛЛЮЛОЗА. Целлюлоза (клетчатка) — самое распространённое органическое
вещество. Её молекула тоже имеет вид «бус», составленных из молекул глюкозы. В
одной «нитке» бус около 10 тыс. «бусин». «Нитки» эти отличаются большой
прочностью (в отличие от крахмала и гликогена).
Целлюлоза — основная часть древесины. Из неё состоит бумага,
хлопчатобумажная ткань, вата. Казалось бы, целлюлоза — почти неисчерпаемый источник пищи
для всего живого. Но человек и большинство животных питаться ею не могут, т.
к. целлюлоза почти не поддаётся расщеплению. Усваивать её умеют только
некоторые микроорганизмы и грибы. Именно они постепенно превращают в труху
мёртвые деревья. Животные (например, термиты, травоядные звери), которые поедают
целлюлозу, могут переваривать её только с помощью бактерий и простейших,
живущих в их желудке и кишечнике. Если эти микробы погибнут — животное умрёт от
голода.
ХИТИН. По химическому строению и своему значению для живых организмов хитин
близок к целлюлозе. Из хитина, в частности, строится наружный скелет
членистоногих , а также клеточная оболочка большинства грибов.
ЖИРЫ И ЛИПИДЫ. Одни вещества, смешиваясь с водой, равномерно в ней
растворяются (их называют гидрофильными, т. е. «любящими воду»), другие, как их ни
перемешивай, останутся «сами по себе» (их зовут гидрофобными, т. е.
«ненавидящими воду») . А что произойдёт, если «сшить» две молекулы — любящую
«купаться» и не желающую это делать?
Прежде чем ответить на этот вопрос, вспомним об одном любопытном
наблюдении. Учёные как-то изучали поведение в неволе странного создания —
двухголовой змеи. Однажды произошёл забавный случай: у одной из голов, видимо,
возникло желание нырнуть в воду, а другая голова этому воспротивилась. После
короткой «борьбы» змея всё же окунулась в воду, но « гидрофобная» голова с
отвращением держалась над поверхностью воды.
Примерно так же ведёт себя молекула, имеющая «водолюбивую» головку и «водо-
боязненный» хвост (чаще два или три «хвоста»). Именно так устроены молекулы
обыкновенного мыла, молекулы жиров и липидов, о которых мы рассказываем.
Проще всего таким молекулам расположиться по границе раздела сред, например воды
и воздуха. «Хвосты» при этом направить в воздух, а «головки» — в воду. Ну а
если кругом вода? Молекулы находят оригинальный выход из положения. Они
собираются в плоский слой толщиной в две молекулы. При этом «головки» обращены к
воде, а «хвосты» «довольствуются собственным обществом».
То, что мы получили, — это и есть липидная мембрана, окутывающая все клетки
живых организмов и разделяющая их изнутри на «отсеки» (см. ст. «Клетка»).
Помимо этой своей роли, самой важной, липиды и жиры выполняют ещё несколько
серьёзных задач. Из 10 кг жира можно получить 11 кг воды. Этим пользуются
«корабли пустыни» — верблюды — во время длинных безводных переходов; сурки,
медведи и другие животные во время зимней спячки. В это время они постепенно
«пьют» свой накопленный жир.
Киты, тюлени, моржи, живущие в холодной воде полярных морей, защищаются от
холода с помощью толстого жирового слоя. Слой китового жира (ворвани)
достигает метра в толщину!
И, наконец, запасающая роль жиров. Жиры «хранят энергию» вдвое более
экономно, чем углеводы (из каждого грамма жиров можно извлечь вдвое больше
энергии, чем из такого же количества углеводов). Всем известно, что когда человек
потребляет слишком много углеводов, например сладостей, организм превращает
углеводы пищи в жиры и «откладывает про запас». Точно такие же жировые
«запасы» хранятся обычно в семенах растений.
ХЕМОСИНТЕЗ. Изучая окружающий нас мир, мы можем предположить, что всё живое
на Земле черпает свою энергию из единственного источника — солнечных лучей.
Ведь только на свету у растений происходит фотосинтез (см. ст. «Фотосинтез»).
Животные и грибы, которые могут хоть всю жизнь провести в темноте, — не в
счёт, ведь они живут благодаря тому, что «наработано» растениями. А может ли
жизнь существовать там, где нет лучей Солнца?
Оказывается, может. Образно говоря, некоторые живые организмы
приспособились «греться» (получать энергию) не под солнечными лучами, а у совершенно
необычных «огоньков». Есть бактерии, которые извлекают энергию из соединений
железа, серы, азота, других элементов. За счёт этой энергии они создают
сложные органические вещества. Этот процесс (не менее замечательный, чем
фотосинтез) называется хемосинтезом.
Строение молекулы липида.
Строение клеточной мембраны.
Железобактерии окисляют железо, помогая отложению морских руд. Серобактерии
окисляют серу до серной кислоты. Когда в Киеве начали строить метрополитен,
строители стали закачивать в забои сжатый воздух. Хемосинтезирующие
серобактерии, которые до этого влачили жалкое существование из-за «кислородного
голода» , воспользовались неожиданной помощью и стали активно вырабатывать
концентрированную серную кислоту. За счёт этого они получали энергию для жизни и
строили своё тело, но... массивные болты железобетонных конструкций стали
быстро разрушаться под действием кислоты.
Очень важную роль в природе играют нитрифицирующие бактерии, помогающие
растениям усваивать из почвы азот.
Иногда вокруг хемосинтезирующих бактерий складываются целые сообщества
организмов (от простейших до иглокожих), живущих, в конечном итоге, за счёт
хемосинтеза . Внешне эти сообщества почти неотличимы от «обычных», хотя свою
жизненную энергию черпают не из солнечных лучей (как мы с вами) , а совсем из
иных источников и могут процветать в полной темноте.
ЧТО ТАКОЕ МЕТКА? Как можно проследить перемещение различных веществ внутри
живого организма? Первый шаг к решению этой проблемы был сделан в 1904 г.
Незадолго до того физиками были открыты и получены радиоактивные вещества.
(Напомним, что эти вещества в темноте оставляют отпечаток на фотографических
пластинке или бумаге.) И вот русский физиолог Ефим Лондон проделал такой
необычный опыт. Он дал лягушке подышать радиоактивным газом, а затем положил её
на фотопластинку. В полной темноте тело лягушки оставило на пластинке чёткий
фотоотпечаток.
Постепенно увеличивалось количество радиоактивных веществ, известных науке.
Сейчас едва ли не каждое соединение учёные могут сделать радиоактивным. Для
этого вместо обычных атомов водорода, углерода, серы и др. в соединение
добавляются их радиоактивные «двойники» (изотопы). А значит, можно «пометить» и
заставить «светиться» любое из обычных веществ, входящих в состав организма
(от воды до белков, углеводов и т. д.). А затем по фотографиям, силе
«свечения» проследить, куда внутри живого тела или клетки переместилось соединение:
Этот метод, получивший название «метки», — сейчас один из главных
инструментов физиологии.
АТФ. Представьте, что у вас в руках множество разных заводных игрушек. Если
все их завести ключом, а потом привести в движение, мы увидим целый «мирок»,
живущий своей жизнью. Игрушечные куры будут деловито клевать воображаемое
зерно, собаки — «служить», автомобили — разъезжать взад-вперёд, лягушки —
прыгать. Но все эти действия, несмотря на их внешние различия, запущены одним
и тем же механизмом, благодаря одному и тому же повороту ключа.
Что-то похожее мы видим в живой клетке с её сотнями и тысячами
разнообразных, одновременно идущих процессов. Роль такого «механизма» здесь играет
вещество. Оно называется аденозинтрифосфорной кислотой, а если коротко — АТФ.
Молекулу АТФ можно сравнить с заведённым, но не пущенным моторчиком игрушки.
Когда возникает необходимость, АТФ «срабатывает» и отщепляет от себя
фосфорную кислоту. При этом выделяется сравнительно много энергии. Теперь «мотор»
надо заводить снова.
Когда в клетке «сжигаются» органические вещества, за счёт выделенной
энергии «заводятся» огромные количества молекул-«моторчиков». Без АТФ организм не
смог бы воспользоваться энергией, выделенной при «сжигании» в клетке Сахаров,
жиров ит. д. Образно говоря, АТФ — это единственная энергетическая «валюта»,
которая принимается во всех клеточных «банках». В сравнении с «крупными
купюрами» (молекулами жиров, Сахаров) это — мелкая разменная монета. Потому-то
она и удобна для разнообразных «платежей» (химических реакций).
Имеющейся в клетке АТФ хватает ненадолго. Например, у человека в клетке
мышцы АТФ хватает примерно на 30 сокращений. Поэтому наряду с расходом АТФ
должна постоянно восстанавливаться. У животных, растений и грибов для этого в
каждой клетке работают специальные «силовые станции» — митохондрии (см. ст.
«Клетка»).
ВИТАМИНЫ. Сейчас трудно найти человека, не слышавшего слова «витамин», а
между тем до последней четверти XIX в. люди не подозревали об их
существовании. В 1881 г. русский учёный Николай Лунин приготовил искусственное
«молоко», т. е. смесь всех тех белков, жиров, углеводов, солей, которые
содержатся в молоке, и этой смесью стал кормить мышей. Через некоторое время
все подопытные мыши погибли. Из опыта стало ясно, что в природной пище
содержатся какие-то необходимые вещества, создать которые организм сам по себе не
может. Тридцать лет спустя их назвали «витаминами». Сегодня их насчитывают
несколько десятков. Это вещества самой разной природы. В организме витамины
не служат ни «стройматериалом», ни «топливом» — они регулируют обмен веществ.
Расскажем о некоторых из них.
ВИТАМИН С (аскорбиновая кислота). Недостаток этого витамина в организме
человека приводит к тяжёлому заболеванию — цинге. В старину цингу считали
заразной болезнью. Часто страдали ею участники далёких плаваний и полярных
экспедиций, от неё умирали заключённые концлагерей. Во время одной из экспедиций
Христофора Колумба часть экипажа заболела цингой. Умирающие моряки попросили
высадить их на каком-нибудь острове, чтобы они могли там спокойно умереть.
Через несколько месяцев на обратном пути корабли Колумба вновь подошли к
берегу этого острова. Каково же было изумление прибывших, когда они встретили
здесь своих товарищей живыми и здоровыми! Остров назвали «Кюрасао» (по-
португальски это означает «оздоровляющий»). От гибели моряков спасли росшие
на острове фрукты, в изобилии содержащие витамин С.
Признаки болезни — головокружение, слабость, красная сыпь на коже,
кровоточивость дёсен, расшатывание зубов. Цинга описана во многих художественных
произведениях, например в рассказе Джека Лондона «Ошибка Господа Бога» о
золотоискателях Аляски:
«"Что у вас тут? — спросил Смок одного из лежащих... — Оспа, что ли?"
Вместо ответа человек показал на свой рот, с усилием растянул вспухшие губы, и
Смок невольно отшатнулся. «Цинга», — негромко сказал он Малышу, и больной
кивком подтвердил диагноз. «Еды хватает?» — спросил Малыш. "Ага, — ответил
человек с другой койки, — можете взять. Еды полно"».
Природные средства для предотвращения цинги — шиповник, перец, смородина,
цитрусовые.
ВИТАМИН А. При недостатке этого витамина у человека развивается болезнь под
названием «куриная слепота». Он ничего не видит в сумерках, натыкается на
стены. Средства от этой болезни — печень или рыбий жир. Причём в каждом
килограмме печени белого медведя накапливается столько витамина А, что его
хватило бы человеку на добрых сорок лет! Такое количество витамина может вызвать
тяжёлое, даже смертельное отравление. Есть предположение, что от такого
отравления погибла экспедиция полярного исследователя Андре. Как видим,
злоупотреблять витаминами не стоит.
Морковь, жёлтые сорта помидоров содержат оранжевые кристаллы каротина,
который в организме превращается в витамин А. Правда, для такого превращения
необходимо присутствие в пище жира (поэтому в тёртую морковь, например,
добавляют масло или сметану).
ВИТАМИН Д. При его недостатке развивается рахит, особенно часто — у детей.
В городах Англии в конце XVIII в. население целых кварталов страдало этой
болезнью . Поэтому рахит прозвали «английской болезнью». При рахите в костях не
откладывается известь, они остаются нетвёрдыми, ноги и позвоночник уродливо
изгибаются. Помогают от рахита загорание под прямыми солнечными лучами и всё
тот же рыбий жир.
ВИТАМИН В1. При нехватке этого витамина человек заболевает болезнью бе'ри-
бе'ри (в переводе с сингальского — «большая слабость»). Оказываются поражены
нервы, у больного появляется «походка на цыпочках». В Китае эту болезнь знают
уже две тысячи лет. В 1897 г. голландский врач X. Эйхман вызвал бери-бери у
кур, кормя их варёным рисом, очищенным от отрубей. Стоило добавить в птичий
корм отруби, как болезнь проходила.
Людям в тех же целях полезно есть хлеб из муки грубого помола, а также из
ржаной муки.
ВИТАМИН РР (никотиновая кислота). В отличие от ядовитого никотина его
химическая «родственница», никотиновая кислота, — полезный витамин. Её нехватка
вызывает заболевание пеллагрой, признаки которой — розовые пятна на коже (как
от солнечных ожогов), воспаление слизистых оболочек рта, желудка.
Никотиновая кислота есть в пивных дрожжах, мясе, гречневой каше.
Мы рассказали лишь о немногих из важнейших витаминов. Так же, как
перечисленные, необходимы человеку витамины Р, В2, В6, В12, Е, К и другие. Заметим,
что многие из этих веществ витаминами называют лишь условно — организм
человека может их создать, но не всегда. Часто для этого нужно определённое
«сырьё» (т. е. некоторые вещества в пище). А В12 создаётся микробами, живущими в
кишечнике, и недостаток его возникает, если эти микробы убиты антибиотиками.
У каждого живого существа — свой «список» витаминов. То, что является
витамином для человека, может не быть таковым, например, для собаки. Зато ей
могут быть необходимы другие витамины, человеку не нужные.
ГОРМОНЫ. В своём знаменитом романе «Гаргантюа и Пантагрюэль» французский
сатирик и доктор медицины XVI века Франсуа Рабле так повествует о
происхождении описываемых им великанов. Когда-то в древности случился необычайно
богатый урожай кизила, который «был крупен, красив и вкусен, но обладал таким
свойством, что каждый, полакомившийся им, начинал пухнуть: у кого вздувался
живот, у кого — плечи, стали появляться на свет горбуны; у одного вытягивался
нос, у другого — уши, так что из одного уха можно было сшить себе полный
костюм, а другим накрыться как плащом. Иные же росли во все стороны, и от них
произошли великаны».
Действие волшебного кизила вполне можно сравнить с действием реально
существующих веществ — гормонов. Правда, понимать, как они действуют, учёные
начали лишь через несколько столетий — в начале XX в.
Гормоны — вещества различной химической природы. Живые существа
вырабатывают их в совершенно незначительных количествах. Про многие гормоны человека
можно сказать, что всё человечество вырабатывает их ежедневно в количестве
всего нескольких граммов. Но при этом гормоны оказывают огромное влияние на
жизнь любого организма. Трудно назвать такой процесс в организме, в котором
не участвовали бы гормоны. У животных и человека их вырабатывают железы
внутренней секреции (или эндокринные). Расскажем коротко о наиболее важных из
таких желёз человека.
ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА. Эта железа, полукружием охватывающая гортань,
вырабатывает гормон тироксин. Он побуждает организм усиленно расходовать калории.
Животные, в пищу которых добавлялся этот гормон, теряли до 70% своих жировых
запасов. Если щитовидная железа работает «чересчур активно», человек
заболевает базедовой болезнью. Больной худеет, глаза его начинают как бы «выпирать
из орбит», руки дрожат. В средние века таких больных часто «лечили» сожжением
на костре как изобличённых ведьм и колдунов.
«Противоположная» болезнь — зоб. В тироксине содержится йод. В местностях,
где йода не хватает, люди болеют эндемическим зобом. Их щитовидные железы
начинают выделять недостаточно гормонов. Нижняя часть шеи человека распухает. У
детей при этой болезни тормозятся рост, физическое и умственное развитие.
НАДПОЧЕЧНИКИ. Кошка увидела своего врага — собаку, зашипела, выгнула спину
дугой, шерсть на её загривке встала дыбом, участилось сердцебиение. В этот
момент в её кровь был выброшен гормон адреналин — «гормон тревоги», страха.
Собака, встретившись с кошкой, зарычала и погналась за ней. В её кровь также
в этот момент попали гормоны, но в первую очередь не «гормон тревоги», а
«гормон агрессии» — норадреналин.
Оба этих гормона вырабатываются расположенными на верхних концах почек
парными железами — надпочечниками. У каждого человека своя реакция на опасность:
кто-то выделяет больше «гормона тревоги», кто-то — больше «гормона агрессии».
Поэт Андрей Вознесенский даже написал об этом стихи:
Когда человек боится,
Выделяет адреналин.
Это знают собаки
И, лая, бегут за ним.
Если перед схваткой на ринге, дракой или боем противники затевают словесную
перепалку, они бессознательно стремятся таким образом усилить у себя
выделение «агрессивного гормона» (норадреналина) и подавить тем самым чувство
страха , неуверенности.
По каким признакам волки стаи, в которой воспитывался Киплинговский Маугли,
выбирали своего вожака? За силу, ум, уверенность в себе, смелость. А как
определяют своего вожака реальные звери? Недавно биологи выяснили, что
потенциального вожака можно, как правило, определить среди зверей по количеству
адреналина и норадреналина, выбрасываемых в кровь при нагрузках, опасностях.
От гнева человек краснеет (норадреналин расширяет кровеносные сосуды), а от
страха — бледнеет (адреналин сосуды сужает). Юлий Цезарь ничего не знал о
гормонах, но, как опытный полководец, в лучших воинских частях оставлял
только тех солдат, которые при виде врага краснели, а не бледнели.
Надпочечники вырабатывают также гормоны, формирующие мужской внешний облик
организма. У женщин с бородой и усами, выступавших в старину в цирках, просто
вырабатывалось чрезмерно много этих гормонов.
КАРЛИКИ И ВЕЛИКАНЫ. Все случаи гигантизма, а также карликовости так или
иначе связаны с нарушением гормонального обмена. И хотя рекордный рост часто
приносил его обладателям известность, жизнь таких «чемпионов», как правило,
сопровождалась многими болезнями и не была долгой (хотя среди карликов и
отмечено несколько случаев завидного долголетия).
Каков был рост самого высокого человека на Земле? Рост знаменитого
библейского великана Голиафа» побеждённого Давидом, по некоторым данным, составлял
290 см. Впрочем, по другим источникам, — всего 208 см.
Документально зафиксированный рекорд роста принадлежит американцу Роберту
Уодлоу, умершему в 1940 г. в возрасте 22 лет, — 272 см. Рекорд среди женщин —
247 см — поставила китаянка Сэн Чуньлинь, прожившая 17 лет и умершая в 1982
г.
Самым низкорослым человеком в мире была голландская лилипутка Полин Мастере
(1876—1895). Её рост составлял 59 см. Среди мужчин аналогичный рекорд
составил 67 см.
Но самый поразительный случай нарушения гормонального обмена — это история
жизни австрийца Адама Райнера (1899— 1950) . В возрасте 21 года он имел рост
118 см. С какого-то момента он начал быстро расти и в последний год жизни
вырос до 237 см. Быстрый рост так изнурил его, что он не мог подняться с
постели. Это единственный в мире случай, когда один и тот же человек был и
карликом, и великаном.
ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА. Ещё древним грекам и римлянам было известно тяжёлое
заболевание — диабет. Такие больные страдали слабостью, пили много воды.
Несколько сот лет назад было установлено, что у больных диабетом повышено
содержание сахара в крови. Диагноз «сахарный диабет» до 20-х гг. XX в. означал
смертный приговор больному.
А в конце XIX в. учёные обнаружили, что если удалить у собаки поджелудочную
железу, у животного развивается сахарный диабет. Открытие это было сделано
случайно: служитель вивария (помещения, где содержатся подопытные животные)
заметил, что мухи буквально облепили прооперированную собаку. Сахар выделялся
у неё с мочой и привлекал насекомых. В 20-х гг. нашего века был выделен
гормон инсулин, понижающий количество сахара в крови. Его вырабатывают особые
клетки поджелудочной железы. (В поджелудочной железе образуется и гормон глю-
кагон, повышающий количество сахара в крови, т. е. действие его
противоположно действию инсулина.)
Сейчас миллионы людей, больных сахарным диабетом, могут жить и работать
только благодаря ежедневному введению инсулина в кровь. Его получают из
поджелудочных желёз животных. Инсулин стал первым белком, в котором была
расшифрована точная последовательность аминокислот (в 1953 г.).
ГИПОФИЗ. Размер этой железы, размещённой в мозгу, у человека не больше
фасолины, а весит она менее грамма. Один из выделяемых ею гормонов — гормон
роста. Об этом стало известно в начале XIX в., когда с помощью экстракта
гипофиза удалось вырастить гигантских крыс. Случаи карликовости, гигантизма,
болезненного ожирения связаны с нарушением выработки этого гормона.
Другие гормоны гипофиза «командуют» работой остальных желёз внутренней
секреции .
НАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕКОРДЫ РОСТА. Племя самых высокорослых людей в мире — батутси
из Центральной Африки. Средний рост мужчин батутси — более 195 см.
Самое низкорослое племя — пигмеи мбути, также из Центральной Африки.
Средний рост мужчин — 137 см. Дети их растут нормально до определённого момента,
когда гипофиз внезапно перестаёт вырабатывать гормон роста, и рост
прекращается .
САМЫЕ ПОЛНЫЕ И САМЫЕ ХУДЫЕ ЛЮДИ. Случаи крайней степени худобы и полноты у
людей, как правило, связаны с нарушением гормонального равновесия в
организме .
Когда американца Уолтера Хадсона в 1987 г. попытались взвесить на
промышленных весах, рассчитанных на груз до полутонны, они сломались. Весил Хадсон
545 кг. А самым полным человеком на свете стал также американец — Джон Мин-
нок, погибший из-за своей непомерной тучности. Его вес достигал 635 кг.
Самым лёгким человеком на свете была жившая в XIX в. мексиканка Лючия Сара-
те. В возрасте 17 лет она при росте 67 см весила 2 кг 125 г.
ПОЛОВЫЕ ЖЕ ЛЕ ЗЫ. Половые железы также выделяют гормоны, определяющие мужской
или женский внешний облик организма. Любопытным образом используют половые
гормоны при разведении аквариумных рыбок гуппи. Самцы гуппи имеют ярко
окрашенный разноцветный хвост. Чтобы получить потомство с определённой расцветкой
хвоста, надо знать «цвет хвоста» самки, дающей потомство. Но у самки
разноцветного хвоста нет! Как же выяснить, какая информация о хвосте будет
передана её потомкам? В аквариум, где живут самки, добавляют немного мужского
полового гормона гуппи. У самок появляются разноцветные «мужские» хвосты. Задача
таким образом находит решение.
ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ. Гормонами растений учёные занялись позже, чем гормонами
животных, но теперь о них уже многое известно. Некоторые из них применяются в
сельском хозяйстве. Ведь с помощью гормонов можно командовать растениями, как
«армией», и даже в большей степени, чем настоящей армией. Например, можно
дать команду «к листопаду», или «приостановить рост на время засухи»,
«ускорить созревание», или «увеличить размер плодов». Наконец, можно уничтожить
растения — выборочно или полностью.
Однако использование растительных гормонов имеет и отрицательную сторону.
Например, во время войны во Вьетнаме американские войска для борьбы с
партизанами (стремясь сделать джунгли «прозрачными») опрыскивали лес дефолиантами
— веществами, вызывающими образование непосредственно в растениях
определённого гормона, заставляющего их сбрасывать листву. Но это привело, в
частности, к резкому увеличению числа раковых заболеваний среди местного населения
(да и среди самих американских солдат).
КЛЕТКА
ОТКРЫТИЕ КЛЕТКИ. 13 апреля 1663 г. молодой английский учёный Роберт Гук
показывал в собрании Королевского общества в Лондоне интересный
микроскопический препарат — срез коры пробкового дуба. Кора оказалась не однородной, а
состоящей из крошечных ячеек, похожих на пчелиные соты. Гук назвал их
«клетками» . Он имел в виду маленькие камеры наподобие помещений, в которых сидят
заключённые, или монастырских келий.
Гук не мог предвидеть всей важности своего открытия. Он считал, что живое
вещество клетки — это её стенки, а внутри эта «коробочка» пуста.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. К 1838 г. наука накопила огромное количество сведений о
клетках живых организмов. Прежде всего, стало ясно, что живым веществом
является содержимое клетки, а не её стенки, как полагал Гук. Клетки были
обнаружены в тканях растений и животных. Учёные узнали, что клетки могут
размножаться , делясь пополам.
Всю эту массу информации в 1838—1839 гг. обобщили немецкие биологи Маттиас
Шлейден и Теодор Шванн. Они сформулировали основное положение клеточной
теории : клетка — единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов.
Из клеток состоит всё живое. Как здание строится из кирпичей, так и ткани и
органы живых существ состоят из клеток. Вне клетки нет жизни. В теории Шванна
и Шлейдена была, однако, ошибка: учёные считали, что клетки организма
возникают из бесклеточной зародышевой массы. В 1855 г. их соотечественник Рудольф
Вирхов отверг это положение. «Всякая клетка — только от клетки», — так
афористично сформулировал он новый биологический закон. Новая клетка может
произойти только от других клеток.
ЯДРО. В 1833 г. английский ботаник Роберт Браун открыл в клетках плотные
округлые тельца и описал их. Он назвал их ядрами. Позднее биологи установили,
что ядро (или множество ядер) есть во всех клетках растений, животных и
грибов . (Хотя отдельные типы клеток теряют ядро в процессе развития.)
Ядро в масштабе клетки имеет довольно крупные размеры. Но можно ли увидеть
ядро, не пользуясь увеличительными приборами? Казалось бы, если и клетки
человеку удаётся увидеть невооружённым глазом только в редких случаях, то что
уж говорить о деталях их строения, например о ядре. Между тем ядро
одноклеточной морской водоросли ацетабулярии прекрасно можно увидеть невооружённым
глазом. Эта водоросль считается одним из самых больших одноклеточных существ:
от 2 до 4 см в высоту. Она состоит из шляпки, «стебля» и ножки. Ядро её
напоминает небольшой шарик диаметром 1 мм.
Серию знаменитых опытов с ацетабулярией провёл немецкий биолог Иоахим Хем-
мерлинг в 30-е гг. XX в. Он просто разрезал водоросль ножницами. Ядро при
этом оставалось в шляпке, ножке или стебле. Учёный заметил, что только та
часть растения, где сохранялось ядро, могла восстановить полноценный организм
и размножаться. Потерянное ядро уже не восстанавливалось.
Удалённое ядро, помещённое на сутки в сахарный раствор и возвращённое затем
на место, приживалось, и водоросль продолжала расти и размножаться, как ни в
чём не бывало.
Существует несколько видов ацетабулярии. У одних форма шляпки походит на
зонтик, у других — на ромашку. Самое же интересное заключалось в том, что
если водоросли-«зонтику» отрезали шляпку и в оставшуюся часть помещали ядро во-
доросли-«ромашки», то новая шляпка была уже шляпкой «ромашки»!
Постепенно биологи пришли к выводу, что ядро — это «хранилище инструкций и
чертежей» строения, развития и жизнедеятельности клетки. Подробнее об этом
рассказано в статье «Генетика». Ядро окружено двойной «кожицей» (мембраной) —
ядерной оболочкой, которая имеет многочисленные поры. Сквозь поры ядро может
передавать в остальную часть клетки свои «инструкции» и регулировать её
деятельность .
МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ. Биологи давно догадывались, что любая клетка окружена
тонкой «кожицей», оболочкой, отграничивающей её от внешней среды. Но увидеть эту
оболочку удалось только в 50-е гг. XX в. с помощью электронного микроскопа.
Что же такое эта клеточная «кожа»?
Чтобы получить о ней наглядное представление, вспомним обыкновенный мыльный
пузырь. Вода постепенно стекает вниз, стенка пузыря утончается. Вот по нему
начали от вершины бежать радужные разводы. Это значит, что толщина мыльной
плёнки составила всего несколько сот молекул мыла и стала соизмеримой с
длиной световых волн. По мере того как плёнка становится всё тоньше, по пузырю
несколько раз пробегает вся цветовая гамма. А затем происходит удивительная
Ацетабулярии.
вещь. На вершине пузыря образуется «дыра», которая быстро разрастается.
Пузырь лопается. Если пузырь висит в воздухе, в какой-то момент может
показаться , что от него осталась только нижняя полусфера. Но верхняя часть мыльной
плёнки отнюдь не исчезает. Просто она достигает толщины в две-три молекулы, и
световые волны проходят через неё, «не замечая» преграды!
Именно такой тончайшей (в две молекулы толщиной) плёнкой (мембраной) и
«обёрнута» каждая живая клетка. По вязкости мембрана близка к оливковому
маслу. В статье «Вещества организма» рассказано о свойстве жиров и липидов
образовывать мембрану толщиной в две молекулы. В эту липидную плёнку вкраплены
молекулы белков (см. раздел «Белки» в статье «Вещества организма»). Белки не
закреплены, а свободно плавают в мембране. Они служат «контрольно-пропускными
пунктами» мембраны, её «привратниками». Причём белки не только помогают
пройти внутрь клетки «званым гостям», но и выбрасывают вон «непрошеных
посетителей». Сравнение это можно продолжить. Есть на поверхности мембраны «дверные
звонки» (тоже белки), с помощью которых внутрь клетки передаются сигналы.
Есть «квартирные номера», благодаря которым клетки узнают друг друга.
У животных клеток поверх наружной клеточной мембраны расположен ещё «чехол»
из углеводов, примерно вдвое тоньше самой мембраны. А в клетках растений
кроме мембраны имеется ещё толстая клеточная стенка из целлюлозы (см. ниже).
Мембрана не только «обёртывает» клетку, но и делит (как говорят биологи,
«разгораживает») её на обособленные отсеки, в каждом из которых идёт свой
химический процесс. В этих отсеках клетка создаёт свои белки, жиры, углеводы.
Этот внутренний клеточный лабиринт из мембран с «тоннелями», пузырьками и
полостями был открыт в 1945 г. Его назвали эндоплазматической сетью. В клетке
как бы выделяются «кухня», «кабинет», «столовая» и т. д. Представьте себе,
что внутри жилых домов перестали бы строить внутренние стены. Насколько менее
удобно стало бы жить в таких помещениях! Между тем, возвращаясь к клетке,
надо сказать, что именно так, с минимальным количеством внутренних отсеков,
устроены клетки безъядерных организмов — бактерий и сине-зелёных водорослей.
Ядерные организмы стали следующей, более совершенной ступенью эволюции.
До изобретения электронного микроскопа учёные не знали о столь существенных
отличиях клеток бактерий и сине-зелёных водорослей от клеток животных, расте-
Клетка животного.
ний и грибов. Подробно о строении бактерий можно прочитать в статье
«Бактерии» .
МОЖНО ЛИ УВИДЕТЬ КЛЕТКУ? Организм взрослого человека состоит примерно из
100 триллионов клеток. Как вы думаете, из скольких клеток состоит только что
отложенное куриное яйцо? Оказывается, в птичьем яйце, как и в любой
яйцеклетке, — всего одна-единственная клетка, окружённая множеством оболочек. Во
многих случаях разглядеть яйцеклетку труда не представляет.
В весеннем пруду обычно нетрудно найти прозрачные «лепёшки» лягушачьей икры
с многочисленными чёрными точками внутри. Каждая такая чёрная точка в свеже-
отложенной икре — тоже единственная клетка (яйцеклетка).
Организмы, состоящие из одной клетки (амёбы, инфузории, многие водоросли),
иногда также хорошо видны невооружённым глазом. Их длина достигает нескольких
миллиметров, а порой и сантиметров.
В мякоти плодов арбуза или апельсина, если присмотреться, тоже можно
различить отдельные клетки. У арбуза в центральной части плода налитые соком
клетки достигают 1 мм в диаметре. Клетки многоклеточных животных — одни из самых
мелких, но и их можно в некоторых случаях увидеть. Взяв каплю крови у
аксолотля (это земноводное некоторые любители держат в домашних аквариумах) и
выпустив её в небольшое количество воды, налитой на стекло, вы увидите на
тёмном фоне крохотные комочки — кровяные клетки.
ИЗУЧЕ НИЕ С ТРОЕ НИЯ КЛЕ ТКИ. «Природа создала все существа по одному плану
строения, одинаковому в принципе, но бесконечно варьирующему в деталях».
Такое мнение высказывал в начале XIX в. французский зоолог Этьенн Жоффруа Сент-
Илер. Упорно, невзирая на общее предубеждение, Сент-Илер отстаивал эти свои
научные взгляды. На знаменитом публичном диспуте с Жоржем Кювье Сент-Илер
попытался доказать сходство плана строения позвоночных животных и головоногих
моллюсков. Кювье блестяще и убедительно разбил доводы Сент-Илера. А ведь
теперь мы можем сказать, что Сент-Илер был... прав. Только напрасно он искал
единый план строения на уровне организмов в целом, к тому же столь далёких
друг от друга. Но на уровне клетки единство строения всех живых существ
общепризнанно. Клетки всех живых организмов сходны (гомологичны) между собой. Это
также одно из положений клеточной теории.
Подобно тому, как организм состоит из отдельных органов, клетка состоит из
многих частей, ответственных за питание, выделение, размножение и т. д. Эти
составные части клетки назвали органоидами. В клетке растения, животного,
гриба мы находим одни и те же органоиды (хотя есть и различия).
Учёные открывали и изучали новые органоиды на протяжении десятилетий и даже
столетий. В изучении клетки можно выделить две эпохи: световой и электронной
микроскопии.
Невооружённым глазом можно разглядеть предметы размером не менее десятой
доли миллиметра. Изобретённый в 1590 г. голландскими механиками братьями Яном
и Захарией Янсенами микроскоп позволил увеличить этот предел видимости в
десятки , а позднее и в сотни раз.
Хоть острым взглядом нас природа одарила,
Но близок оного конец имеет сила.
Коль много микроскоп нам тайностей открыл,
Невидимых частиц и тонких в теле жил!
(Михаил Ломоносов)
Сегодня самый лучший световой микроскоп позволяет рассмотреть детали, в 500
раз более мелкие, чем видимые глазу. Но не более мелкие! Световые волны
просто огибают всю остальную «мелочь», как волны моря перекатываются через
валуны среднего размера, не замечая их. Остаётся сделать волны более короткими,
превратить их в «мелкую рябь», чтобы они наталкивались даже на небольшие
«камешки» .
В электронный микроскоп, созданный в 30-е гг. XX в., можно разглядеть
несравненно больше деталей строения клетки, чем в световой. Вместо видимого
света объект освещается направленным пучком электронов. Современные
электронные микроскопы увеличили «предел видимости» ещё в 2 тыс. раз по сравнению со
световыми. Теперь это — величина, приблизительно равная диаметру атома
водорода.
ЛИ30С0МА. Лизосомы были открыты в 1955 г. Это маленькие мембранные
пузырьки, наполненные особыми белками-ферментами. Эти белки настолько хорошо
разлагают и переваривают органические вещества, что если «выпустить» их из лизо-
сом, клетка «переварит саму себя». Лизосомы — это как бы внутриклеточные
«желудки» (см. также ст. «Питание»). Лизосомы переваривают не только пищу,
попавшую в клетку, но и части самой клетки, вышедшие из строя. Есть у лизосом и
другие «обязанности». Например, мужская половая клетка, для того чтобы
слиться с яйцеклеткой, лизосомами «прожигает» себе путь сквозь её оболочку. При
превращении головастика во взрослую лягушку лизосомы «съедают» его хвост.
СЕТЧАТЫЙ КОМПЛЕКС. Его называют ещё аппаратом Гольджи по имени итальянского
учёного, открывшего его в 1898 г. Здесь собираются и «упаковываются»
произведённые клеткой вещества (белки, жиры, углеводы), как правило, предназначенные
на «экспорт» в различные органы. Здесь же производятся лизосомы. Сам сетчатый
комплекс состоит из плоских мембранных пузырьков, наложенных друг на друга,
как блины в стопке.
МИТОХОНДРИИ. Когда-то, миллиарды лет тому назад, существа, напоминающие
бактерий, нашли себе необычную среду обитания. Они поселились внутри клеток
других живых организмов. Постепенно «хозяева» и «жильцы» приспосабливались
друг к другу, а в конце концов настолько сжились, что друг без друга не могли
уже существовать. Такая взаимопомощь в природе, как известно, называется
симбиозом .
Содружество это оказалось настолько полезным, что сейчас почти во всех
клетках растений, грибов и животных, в том числе и в наших с вами клетках,
продолжают жить эти «квартиранты», став их необходимой частью. Их называют
митохондриями, а у растений это ещё и пластиды (см. ниже).
От былой независимости у митохондрий осталась лишь относительная автономия.
Они имеют собственную генетическую информацию, записанную в ДНК, и сами
синтезируют некоторые свои белки. Правда, этого недостаточно, чтобы они могли
свободно размножаться вне клетки. Новые митохондрии (и пластиды, о которых
речь пойдёт дальше) возникают путём деления старых.
Митохондрии называют «батареями жизни», «клеточными энергостанциями». В
митохондриях происходит клеточное дыхание. Без огня и дыма, но очень эффективно
они «сжигают» питательные вещества, переводят полученную энергию в АТФ (см.
ст. «Вещества организма») и в таких удобных «расфасовках» передают её для
всех нужд клетки. КПД митохондрий необычайно высок: около 50%, в то время как
КПД двигателей внутреннего сгорания — около 33%.
В клетке может быть от одной до нескольких тысяч митохондрий — чем больше
клетке приходится «работать», тем больший объём они занимают (до 40% общего
объёма клетки).
Строение (сверху вниз): хлоропласта; митохондрии со складками
(кристами); митохондрии с трубочками.
КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР. Деление клетки (см. ст. «Генетика») часто называют «танцем
хромосом». Но хромосомы в этом «танце» не самостоятельны: их движениями с
помощью длинных нитей (микротрубочек) руководит опытный «танцмейстер». Речь
идёт об органоиде, открытом в 1875 г. и названном «клеточным центром». Он
имеется в клетках животных и некоторых растений и грибов.
Основная часть клеточного центра — два цилиндра (центриоли), состоящие из
микротрубочек.
ОСОБЕННОСТИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ. За исключением клеточного центра, все
перечисленные органоиды имеются в клетках всех растений, животных и грибов. Но
в клетках растений есть и такие органоиды, которых в клетках животных нет.
ВАКУОЛЬ. Вакуоль в растительных клетках — хранилище клеточного сока.
Вакуоль для клетки — то же, что и кладовая для рачительного хозяина. Только эта
кладовая достигает огромных размеров, занимая иногда 90% объёма растительной
клетки. Что же хранят клетки в своих «кладовых»? Обычно это соли, витамины и
сахара, иногда — растворимые белки. В вакуоль клетка может отправлять и
ядовитые для неё продукты обмена, например никотин, кофеин. В животных клетках
крупных вакуолей не встречается.
ПЛАСТИДЫ. Пластиды имеют такую же историю, как и митохондрии: из случайных
«жильцов» они превратились в неотъемлемую часть клетки. Внутреннее строение
митохондрий и пластид сходно. Но если митохондрии, по предположению учёных,
произошли от бактерий, то пластиды — от синезелёных водорослей. Встречаются
пластиды только в растительных клетках.
Когда мы видим, как осенний лес сменяет зелёную окраску листьев на жёлтую и
красную или как зеленеет полежавший на свету клубень картофеля, мы наблюдаем
превращение одних пластид в другие.
Зелёные пластиды называются хлоропластами. В них происходит фотосинтез (см.
ст. «Фотосинтез»). Они являются как бы маленькими солнечными батареями. В
растительных клетках может быть от одного до нескольких сотен хлоропластов.
Хлоропласты могут самостоятельно передвигаться внутри клетки. От слишком
яркого света они, например, укрываются за «шторами» клеточных мембран.
Любопытным образом «ведёт себя» хлоропласт в форме пластинки у зелёной водоросли
мужоции. При слабом свете он подставляет ему свою широкую часть, а от яркого
света «прячется», поворачиваясь боком.
Бесцветные пластиды, запасающие питательные вещества (масла, крахмал), —
лейкопласты. Лейкопласты картофельного клубня, наполненные крахмалом, под
влиянием света превращаются в хлоропласты, отчего и зеленеет клубень.
Когда дерево готовится к листопаду, его хлоропласты превращаются в ярко
окрашенные хромопласты. То же происходит при созревании фруктов, когда зелёный
плод превращается в спелый. Хромопласты также расцвечивают лепестки цветов.
Клетка растения. Зелёным цветом обозначены хлоропласты,
оранжевым — хромопласты, фиолетовым — ядро, коричневым — митохондрии.
В центре клетки — крупная вакуоль.
ЧЕМ РАСТЕНИЯ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ЖИВОТНЫХ? Попробуем дать определение такого,
казалось бы, обычного понятия, как «растение». Как будто все мы знаем, что это
такое. Каждому, например, ясно, что стройная берёзка, комнатный фикус,
зелёный мох — это растения, а муха, ящерица, собака — животные. Но по какому
признаку мы их так чётко различаем?
Может быть, по признаку подвижности (растения в отличие от животных вроде
бы совершенно неподвижны)? Но вспомним, что зелёные растения всегда тянутся к
свету, одуванчики и мать-и-мачеха закрывают на ночь свои соцветия-корзинки.
Хищная росянка активно ловит листьями насекомых Тропическая мимоза,
разводимая у нас в оранжереях, опускает листочки при прикосновении к ним. А
микроскопическая зелёная водоросль (тоже растение!), которая любит поселяться в
аквариумах, всегда подплывает к самой освещенной стенке аквариума, покрывая
её сплошным зелёным ковром.
Конечно, нельзя не признать, что большинство растений ведёт неподвижный,
«прикреплённый» образ жизни. Но всё-таки надёжного разграничения растений и
животных этот признак не даёт.
В таком случае, наверное, зелёный цвет — это как раз и есть отличительный
признак растений? Зелёный цвет растениям придаёт содержащийся в их тканях
хлорофилл, благодаря которому происходит один из самых замечательных
процессов в природе — фотосинтез (см. ст. «Фотосинтез»). Да, у животных и грибов
хлорофилла нет, и к фотосинтезу они неспособны. Но и некоторые растения
утратили эту способность, как и зелёную окраску (об этом рассказано в статье
«Растения-паразиты»). Значит, и этот признак — не универсальный.
Может показаться странным, но со строго научной точки зрения чёткая граница
между растениями и другими живыми существами проходит на микроскопическом
уровне. А именно — клетки растений окружены плотной клеточной стенкой,
образованной из целлюлозы. У животных клеток такой стенки нет.
Именно взгляд на клеточные стенки заставил первооткрывателя клеток Гука
вспомнить монастырские кельи с их прочными стенами. Конечно, как в стенах
домов имеются окна и двери, так и в клеточных стенках имеются поры, сквозь
которые из одних клеток в другие поступают различные вещества.
КЛЕТКИ В ПРОБИРКЕ. В 1907 г. американский биолог Росс Харрисон сообщил об
удивительном факте: ему удалось несколько недель сохранять живыми в пробирке
клетки зародыша лягушки. Это положило начало выращиванию клеток вне
организма .
А в 1950 г. в США была впервые получена культура клеток человека. Клетки
раковой опухоли взяли у чернокожей американки Генриэтты Лэкс (хотя во многих
учебниках эту женщину почему-то называют Элен Лайн). Культуру клеток назвали
по её инициалам HeLa. Постепенно эти клетки стали «эталоном», с которым
биологи всего мира сравнивают результаты своих опытов. Любопытно, что за годы
выращивания в культуре клетки HeLa приобрели высокую степень выживаемости.
Случайно попав в другую клеточную культуру, эти агрессивные пришельцы быстро
вытесняют первоначальных «жильцов» и занимают их место.
Клетки HeLa продолжают жить в лабораториях, хотя их хозяйка умерла много
десятилетий назад.
ДВИЖЕНИЕ
Мир живой природы находится в непрестанном движении. Двигаются стада или
стаи животных, отдельные организмы, двигаются бактерии и простейшие в капле
воды. Растения поворачивают свои листья к солнцу, всё живое растёт. Способы
движения за миллиарды лет прошли долгий путь эволюции. Рассказ о движении мы
начнём с самых простых его форм, присущих микроорганизмам.
ЖГУТИКИ. В 1676 г. Антони ван Левенгук первым разглядел под микроскопом
бактерии. Он написал, что эти крохотные существа быстро двигаются в капле
воды, но каким образом — совершенно непонятно. Левенгук предположил, что
бактерии имеют крошечные лапки.
В середине XX в. учёные наконец увидели эти «лапки» под электронным
микроскопом и назвали их жгутиками. Они похожи на тонкие нити. Жгутики вращаются
со скоростью около 50 оборотов в минуту. С силой «ввинчиваясь» в жидкость и
отбрасывая её, как гребной винт, жгутик тянет бактерию вперёд.
Сенсацию вызвало то, что впервые в живой природе была обнаружена структура,
действующая по принципу колеса. Природа «отобрала» у человека это
изобретение .
Помимо бактерий огромная группа живых существ — жгутиковые, а также некото-
рые клетки растений, животных и грибов имеют жгутики. Но движутся они с
помощью их биения, а не вращения. Такие жгутики уже не заставляют вспомнить
колесо .
Короткие и многочисленные жгутики называются ресничками. У инфузории их
число превышает 10 тыс. Реснички движутся не беспорядочно, а волнообразно.
Они похожи на гребцов, ритмично погружающих в воду свои вёсла. Умело ведут
они свой огромный в сравнении с ними «корабль» — инфузорию, могут
разворачивать его, «давать задний ход».
ЛОЖНОНОЖКИ. Иначе, чем жгутиковые, движется амёба. Выдвигая ложноножки
(временные выпячивания на теле клетки) по направлению движения, она плавно
«перетекает» с места на место. Может показаться, что такой способ движения
гораздо проще биения жгутиков. Но на самом деле амёбе, выпуская и убирая
ложноножки, приходится весьма сложным образом «перестраиваться».
Надо сказать, что на следующих этапах эволюции эти формы движения — с
помощью ложноножек, жгутиков и ресничек — никуда не исчезли, а просто «ушли» на
уровень клеток. К примеру, у человека белые кровяные клетки передвигаются
подобно амёбам. А мужские половые клетки снабжены жгутиками. Дыхательные пути
человека, как «ковром», покрыты ресничками — их биение помогает удалять прочь
пылинки и иной «мусор».
МЫШЦЫ-АНТАГОНИСТЫ. Мышцы могут только тянуть, но не способны толкать.
Поэтому обычно мышцы образуют пары: таковы, например, сгибатель руки в локтевом
суставе (бицепс) и её разгибатель (трицепс). Такие пары называют
антагонистами .
Мышцы-антагонисты: сгибатель руки (бицепс) и
разгибатель руки (трицепс).
СПОСОБЫ ДВИЖЕНИЯ ЧЕТВЕРОНОГИХ. Самый простой способ движения — медленный
шаг. При шаге в каждый момент времени приподнята только одна нога, остальные
три служат опорой. При более быстрых аллюрах (способах хода и бега) опора на
три ноги исчезает, в каждый момент движения тело опирается не более чем на
две ноги.
Многие хищники и копытные свободно выбирают наилучший аллюр для каждой
скорости. Для лошади, например, при скорости движения до 5 км/ч наилучший аллюр
— шаг. При скорости 7 км/ч выгоднее перейти на рысь, а начиная с 15 км/ч,
самым удобным аллюром становится галоп. Правда, спортивным рысакам приходится
часто и при скорости 45 км/ч передвигаться рысью.
СКОЛЬКО МЫШЦ У ЧЕЛОВЕКА. У человека, по подсчётам учёных, от 400 до 680
мышц. Для сравнения: у саранчи их до 900, а у некоторых гусениц — до 4 тыс.
Общий вес мышц по отношению к весу тела у мужчин составляет около 40%, у
женщин — около 30%. У штангистов это соотношение повышается до 55%.
Несмотря на то, что современный человек ходит пешком, вероятно, гораздо
меньше, чем его первобытные предки, учёные подсчитали, что за 70 лет человек
пешком проходит в среднем расстояние более 384 тыс. км (т. е. расстояние от
Земли до Луны).
САМЫЕ БЫСТРЫЕ И САМЫЕ СИЛЬНЫЕ. Самым быстрым сухопутным животным является
гепард. На дистанции до 500 м он может развивать скорость до 101 км/ч. Лучшая
скаковая лошадь движется со скоростью 72 км/ч.
Самая быстрая рыба — тихоокеанский парусник — на дистанции в 100 м сумела
развить скорость до 109 км/ч.
Что же касается силачей в природе, то муравей, например, может поднимать
челюстями вес, в 50 раз больший, чем вес самого насекомого. А жук-носорог
умудряется удержать на спине вес, в 850 раз больший, чем его собственный.
(Для сравнения: слон может удержать на спине только четверть своего веса.)
Общая закономерность такова: чем больше животное, тем меньший вес в сравнении
с собственным оно может поднять.
МЫШЦА КАК ДВИГАТЕЛЬ. Мышца — более эффективный двигатель, чем, к примеру,
двигатель внутреннего сгорания, не говоря уж о паровом. Её КПД достигает 50%
(у автомобиля — не выше 35%). Кстати говоря, и остальная энергия не
пропадает, поддерживая температуру тела. Известно, что лучший способ согреться —
поработать мышцами. Когда человеку холодно, мышцы начинают непроизвольно
сокращаться (тогда человек дрожит), выделяя тепло.
Чтобы мышца работала, необходимо «топливо». Об универсальном клеточном
топливе (АТФ) рассказано в статье «Вещества организма». Если его запас иссякает,
у человека возникает чувство изнеможения, «слабости в коленках», когда
кажется , что мышцы отказались служить.
Энергия нужна не только для сокращения, но и для расслабления мышц. Если
запас «топлива» исчерпан, например, у погибших животных, мышцы «окоченевают»,
не способные ни расслабиться, ни сократиться.
МЫШЕЧНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ. Большинство многоклеточных животных движется с помощью
мышечных сокращений. «Смеётся ли ребёнок при виде игрушки, улыбается ли
Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, создаёт ли Ньютон
мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является
мышечное движение» (Иван Сеченов). Этот список можно продолжить, добавив сюда
почти любые движения большинства многоклеточных животных. Насколько разнообразны
эти движения, основанные на общем принципе!
Учёные выделяют несколько типов мышц. Наиболее древняя по происхождению
мышечная ткань называется гладкой. У большинства беспозвоночных (например,
моллюсков) имеется только гладкая мускулатура. Сокращаются такие мышцы очень
медленно (не случайно улитки стали «образцом» неторопливости). Зато и устают
эти мышцы тоже медленно. Мышца, сжимающая створки раковины моллюска, к
примеру, может оставаться в состоянии сокращения много дней подряд.
У человека гладкие мышцы, в частности, сужают кровеносные сосуды, создают
волнообразные движения кишечника, регулируют ширину зрачка, поднимают волосы
и образуют «гусиную кожу». Сознательно управлять этими движениями человек не
может.
СКЕЛЕ ТНЫЕ МЫШЦЫ. У членистоногих и позвоночных в ходе эволюции независимо
друг от друга возник новый тип мышц. Их называют скелетными, или
поперечнополосатыми. Профессор Николай Бернштейн писал по этому поводу: «Условия
борьбы за существование, конкуренция между живыми тварями постепенно становились
всё жёстче и злее. Жизнь уже не могла мириться с медлительными, мягкотелыми
организмами, рыхлыми, как студень, и подвижными, вроде часовой стрелки.
Борьба и отбор требовали новых исканий.
Поперечно-полосатая мышца полностью решила проблему быстроты и мощности —
того, чего так жестоко не хватало древним мягкотелым. Мышца нового типа
способна сокращаться с молниеносной быстротой: вспомним хотя бы движения крыльев
мухи или комара, совершаемые с частотою нескольких сотен в секунду. При этом,
сокращаясь, мышца легко развивает высокую мощность, в тысячи раз
превосходящую древние мышечные клетки (гладкие мышцы)».
Действительно, скелетная мышца могла сокращаться порой в тысячу раз
быстрее, чем гладкая. Но зато скелетные мышцы так же быстро и уставали.
MEХАНИЗМ СОКРАЩЕНИЯ. Состоят мышцы из мышечных волокон. Благодаря чему они
сокращаются? Долгое время ответ на этот вопрос оставался для учёных загадкой.
Мы знаем, что из всех веществ организма белки наиболее способны к разным
удивительным превращениям. Быть может, при сокращении мышц уменьшается длина
белковых молекул?
Учёным было известно, что в состав мышечных волокон входят нити двух видов:
тонкие (из белка актина) и толстые (из белка миозина). В 1954 г. ряд биологов
одновременно пришли к выводу, что толстые и тонкие нити не меняют своей
длины, но могут скользить друг относительно друга.
Механизм сокращения волокна мышцы.
В скелетной мышце толстые и тонкие нити очень правильно чередуются. Подобно
зубьям двух гребёнок, они входят друг в друга. Под электронным микроскопом те
участки, где «гребёнки» входят друг в друга, выглядят тёмными, а где они
разъединены — светлыми. Получается правильное чередование тёмных и светлых
полос. За это скелетные мышцы и назвали поперечно-полосатыми.
Что же касается гладких мышц, то в них тоже есть тонкие и толстые нити
актина и миозина, но они довольно беспорядочно перемешаны. Поэтому и
чередования полос под микроскопом нельзя увидеть.
СКЕЛЕТ. Многие люди ошибочно считают, что скелет имеют только позвоночные
животные: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. На самом
деле скелет имеется у подавляющего большинства животных, и за миллиарды лет
он претерпел огромную и довольно интересную эволюцию.
Впервые скелетные образования возникли у простейших. Скелет радиолярий (лу-
чевиков), состоящий у большинства этих созданий из кремнезёма, придаёт им не-
обычайную красоту. Не случайно немецкий биолог Эрнст Геккель в своём
известном атласе рисунков «Красота форм в природе» много места уделил радиоляриям.
Скелет помогает им «парить» в толще воды, а кроме того, защищает от поедания
(не всякий хищник способен переваривать их острые скелетные иглы). Беря в
руки кусок мела, мы часто не подозреваем, что мел образован неисчислимым
множеством останков фораминифер (см. ст. «Простейшие»). Когда-то эти раковинки
тоже защищали своих хозяев от поедания хищниками.
Вообще, защита — одна из основных задач скелета. У многих беспозвоночных
животных (губок, коралловых полипов и др.) тело насыщено острыми скелетными
иглами, что делает его малосъедобным для хищников.
Можно выделить два направления дальнейшей эволюции скелета. Первое —
формирование наружного скелета (например, раковины моллюсков, панцирь
ракообразных, твёрдый покров насекомых). Второе — развитие внутреннего скелета (у
радиолярий, губок, позвоночных животных).
Долгое время на суше господствовали исключительно животные с наружным
скелетом . Он весьма удачно защищает его обладателей от нападения врагов, служит
опорой их телу, помогает передвижению. Иногда ему достаётся самая неожиданная
роль. Корабельному червю (один из видов моллюсков) остаток раковины помогает
просверливать ходы в древесине, которой он питается.
Основной материал для раковин моллюсков и фораминифер, скелета полипов —
известь, т. е. карбонат кальция. (Из почти чистого карбоната кальция состоят
мел и скорлупа куриных яиц.) Но вещество это довольно плотное, тяжёлое.
Животные с внешним известковым скелетом на суше весьма неповоротливы.
Медлительность улиток даже вошла в поговорку.
Самый совершенный наружный скелет — у членистоногих. Они сумели «найти» для
него более удачный и лёгкий материал — хитин (см. раздел «Углеводы» в статье
«Вещества организма»). Для большей прочности хитин может пропитываться той же
известью. Твёрдые щитки, покрывающие тело животного, соединяются друг с
другом более мягкими перепонками. Это позволило членистоногим иметь характерные
для них членистые конечности «на шарнирах», столь незаменимые при
передвижении по суше. Их скелеты напоминают суставчатые рыцарские латы. Мышцы крепятся
к такому скелету изнутри (что можно увидеть при разделывании клешней рака). В
конечном итоге благодаря всем этим приспособлениям членистоногие сумели
завоевать сушу.
К сожалению, наружный скелет членистоногих имеет и ряд недостатков. Он не
может нарастать по мере роста животного, поэтому мешает росту. Чтобы расти,
животному приходится время от времени покидать свой скелет — претерпевать
линьку. Наблюдательные читатели нередко могли заметить висящую на паутине
пустую оболочку паучьих лап — паук покинул свой скелет. Сразу после линьки
животное быстро растёт, пока не затвердеют его новые покровы. Но в этот
период оно легко уязвимо для хищников. Лишённое опоры, оно вдобавок почти не
может двигаться (в особенности если живёт на суше). На время линьки животные
обычно прячутся в укромные места.
И ещё одно несовершенство наружного скелета. С уверенностью можно сказать,
что муравьи размером с быка и тому подобные гигантские насекомые могут
существовать лишь в произведениях писателей-фантастов. У гигантской стрекозы,
жившей в каменноугольном периоде палеозойской эры, размах крыльев достигал 70
см (см. ст. «Происхождение и развитие жизни»). Но это, вероятно, рекорд. В
реальности «муравью-быку» понадобился бы столь толстый и тяжёлый наружный
скелет, что он не смог бы его носить. У водных членистоногих предельный
размер тела несколько больше, чем у наземных, но ненамного.
Более перспективным в эволюционном плане оказался путь развития не
наружного, а внутреннего скелета.
Зарывшись в песок на дне моря, процеживая из воды съедобные частицы, прово-
лит свою жизнь небольшое (5—10 см длиной) полупрозрачное существо —
ланцетник. Строение его настолько несложно, что каждая из двух половинок
разрезанного ланцетника может отрастить недостающую, как у дождевого червя. На первый
взгляд в облике этого морского обитателя нет ничего примечательного. Но
именно похожие на ланцетника существа сотни миллионов лет назад дали начало всем
современным позвоночным — от рыб до зверей и человека. Оказывается, вдоль
тела этого невзрачного жителя моря располагается зачаток внутреннего скелета —
хорда (или спинная струна). На её месте в ходе эволюции разовьётся прочный
позвоночный столб. У бесчелюстных (миног и миксин) в передней части спинной
струны уже образуется череп, защищающий головной мозг от внешних повреждений.
У рыб мозговой череп дополнится лицевым (челюстями, захватывающими пищу, и
др.) . Скелет бесчелюстных ещё настолько гибок, что их тело можно без вреда
для них завязать узлом.
В ходе эволюции скелет позвоночных постепенно утрачивает излишнюю гибкость
и становится всё более твёрдым. У хрящевых рыб (акул и скатов) скелет состоит
ещё только из хрящевой ткани. Хрящ лучше приспособлен для роста, чем твёрдая
костная ткань, — он может нарастать, не меняя пропорций. Зато костная ткань
более прочна и тверда благодаря тому, что пропитана фосфатом кальция.
Большинство позвоночных нашло интересный компромисс между необходимостью роста и
потребностью в прочном скелете. У зародышей и молодых растущих животных
скелет полностью или большей частью состоит из хряща. Но у взрослых особей он
окостеневает, хрящ вытесняется костью (см. ст. «Ткани»). Окостенение скелета
человека заканчивается к 25 годам.
Эволюция вносила в свой первоначальный «проект» (внутренний скелет) всё
новые и новые усовершенствования и дополнения. Насколько скелет человека,
состоящий из 206 костей, отличается от скелета ланцетника, в котором — одна-
единственная хорда!
ПОЧЕМУ ПРОЧНЫ КОСТИ. По внешнему виду кость часто кажется сплошной, целиком
состоящей из твёрдого материала. На деле это не так: большинство костей
внутри заполнены неокостеневающей тканью — костным мозгом — или просто полые
внутри. Благодаря этому скелет взрослого человека, например, весит всего
около 8 кг. За счёт чего же достигается удивительная прочность скелета (большая
берцовая кость человека выдерживает нагрузку до 1,5 т)?
Общий принцип крепления костей черепа и досок.
Дело в том, что в веществах кости есть две «составляющие»: гибкая (органи-
ческие вещества) и твёрдая, но хрупкая (соли кальция). Прокалённая на огне
кость твёрдая, но может рассыпаться от одного прикосновения. А кость,
обработанную соляной кислотой, вполне можно завязать узлом, хотя сломать почти
невозможно .
Похожий принцип сочетания твёрдости и гибкости применяется человеком в
строительстве (кстати говоря, позаимствован он у природы). Бетон — материал
хрупкий, железо — гибкий. Бетон в сочетании с железным каркасом (железобетон)
гораздо прочнее каждого из этих двух материалов в отдельности.
СУСТАВЫ. Одно из самых удивительных «изобретений» природы, связанных со
скелетом, — суставы. Если бы все кости скелета, например, человека просто
неподвижно соединялись друг с другом, такой человек не смог бы даже
пошевелиться. Подвижные соединения костей и называются суставами.
Участки соприкасающихся в суставе костей покрыты хорошо скользящим хрящом и
герметически укрыты оболочкой — суставной капсулой (сумкой). Для уменьшения
трения полость, частично разделяющая кости, заполняется синовиальной
жидкостью, которую выделяют ткани суставной сумки и хрящей. Стираясь при трении,
хрящ также превращается в смазку. Здоровый сустав, таким образом, сам себя
смазывает и поддерживает в рабочем состоянии.
Есть суставы, которые могут только сгибаться и разгибаться (например,
суставы между фалангами пальцев человека). Другие могут, кроме того, совершать
движения в разных направлениях — в стороны и т. д. Наконец, шаровидные
суставы (например, плечевой) могут ещё и вращаться.
Скелеты передних конечностей (слева направо) человека, кошки,
кита, лошади, летучей мыши. Плечо (обозначено оранжевым цветом),
лучевая кость (синий цвет), локтевая кость (красный цвет),
запястье (голубой цвет), пясть (жёлтый цвет).
МОГЛИ ЛИ СУЩЕСТВОВАТЬ ВЕЛИКАНЫ СВИФТА? Гулливер, герой знаменитого
произведения Джонатана Свифта, совершая свои фантастические путешествия, оказывался
в стране великанов, чей рост в 12 раз превышал рост Гулливера.
Автор «Путешествий Гулливера» вряд ли заботился о научной обоснованности
своего повествования. Между тем вопрос о том, возможно ли существование
людей-великанов , подобных изображённым в романе Свифта, был решён наукой почти
за сто лет до выхода в свет этого произведения.
В 1638 г. Галилео Галилей пришёл к выводу о том, что по законам физики
форма крупной особи должна сильно отличаться от формы мелкой особи. Кости
крупного животного должны иметь гораздо большую толщину относительно своей длины,
чтобы сохранить ту же прочность. Чтобы скелет свифтовских великанов выдержи-
вал их тяжесть, они должны были бы состоять почти из одних костей.
Таково одно из ограничений, устанавливающих предел максимальным размерам
Земных животных.
О S 1,0
Сравнительные размеры синего кита, диплодока и слона.
ОРГАНЫ ЧУВСТВ. Вероятно, в первый период существования жизни на Земле наша
планета представлялась живым существам совершенно тёмным и беззвучным миром.
Постепенно они научились ощущать запахи, вкус, прикосновения, тепло и холод,
приобретя тем самым осязание, обоняние, вкус — первые внешние чувства. С их
помощью древние организмы искали пищу, уходили от опасности.
Постепенно живым существам открывался мир красок и звуков. Животные начали
приобретать защитную окраску, приучались тихо подкрадываться к добыче или
затаиваться от врага. Всё совершеннее становилось их восприятие, всё
разнообразнее — воспринимаемый ими мир красок, звуков, запахов живой природы.
ЗРЕНИЕ. Говорят, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». С
помощью зрения человек получает 90% информации об окружающем мире.
«Глазные пятна», воспринимающие свет, есть уже у простейших. Воспринимают
свет и растения, поворачивая к нему свои листья. Но «глазки» простейших,
плоских червей и других организмов ещё не способны формировать изображение.
Наиболее совершенные глаза, формирующие изображение, мы находим у
головоногих моллюсков и позвоночных, а также у насекомых.
ФАСЕ ТОЧНЫЙ ГЛАЗ. Глаз насекомого имеет мозаичное (фасеточное) строение. Он
состоит из множества крошечных «глазков» (фасеток). У некоторых подземных
муравьев, живущих в темноте, их всего 6, у мухи — 4 тыс. , а у стрекоз — до 30
тыс.
Чтобы понять, как видят насекомые, можно взглянуть через лупу на газетную
фотографию. Она распадётся на мозаику из множества точек. Каждая фасетка
видит лишь маленький кусочек окружающего мира, но все вместе они создают общую
картину.
Фасеточный глаз имеет некоторые преимущества. Так, человек видит частые
вспышки как непрерывный свет. На этом основана техника кинематографа: нам
кажется плавно меняющимся изображение, которое на самом деле состоит из
множества картинок, мелькающих со скоростью 24 кадра в секунду. Больше 30
изображений в секунду человек не воспринимает. А насекомые могут воспринимать до
300 изображений в секунду! Это помогает им мгновенно ориентироваться в
полёте .
Обычное электрическое освещение, которое нам кажется непрерывным, для
насекомого распадается на отдельные короткие вспышки.
Фасеточные глаза мухи.
УСТРОЙСТВО ГЛАЗА. Глаза головоногих моллюсков и позвоночных — один из самых
сложных и совершенных «приборов», созданных природой. У этих двух групп
животных независимо друг от друга возникли почти одинаково устроенные глаза.
Можно сказать, что природа сделала это «изобретение» дважды.
Строение глаза человека.
Как устроен человеческий глаз? Снаружи он защищен прозрачной роговой
оболочкой, которая постоянно омывается слезами (слёзной жидкостью). Даже самые
суровые люди за день «проливают» определённое количество слёз.
Глубже лежит колечко радужной оболочки (радужки), цвет которой и имеют в
виду, когда говорят о цвете глаз. У альбиносов в радужной оболочке нет
пигмента и поэтому она красного цвета — из-за просвечивающих кровеносных
сосудов. В глазу радужка играет роль диафрагмы фотоаппарата. Посреди радужки
находится отверстие — зрачок. Чем ярче свет, тем уже зрачок (он сужается с 8 до
2 мм) .
Ещё глубже находится хрусталик, который, как линза, собирает лучи в
изображение на глазном дне.
Астроном и физик Иоганн Кеплер в XVII в. рассмотрел устройство глаза с
точки зрения оптики. Он показал, что на глазном дне формируется изображение
окружающих предметов. По законам оптики такое изображение должно быть
перевёрнутым. Именно перевёрнутым и видит мир новорождённый младенец. Но постепенно
мозг привыкает «переворачивать» изображение обратно. Любопытно, что если
надеть человеку очки, стёкла которых создают перевёрнутое « вверх ногами»
изображение, то спустя некоторое время это изображение станет восприниматься как
нормальное.
Линзу, подобную хрусталику, людям создать ещё не удалось. Становясь, то
более выпуклым, то более плоским, он может «наводить резкость» на ближние и
дальние предметы. Если эта способность нарушается, возникают соответственно
дальнозоркость или близорукость. А при катаракте хрусталик мутнеет. Тогда его
приходится удалять и заменять очками.
Итак, благодаря хрусталику на глазном дне формируется уменьшенное
изображение окружающего нас мира. Здесь оно воспринимается сетчатой оболочкой глаза —
сетчаткой. Между хрусталиком и сетчаткой лежит прозрачное стекловидное тело,
похожее на студень.
Во второй половине XIX в. немецкий биолог Франц Болль рассмотрел сетчатку,
выделенную из глаза лягушки. Первоначально сетчатка имеет пурпурный цвет —
такой её делает зрительный пурпур (белок, который называют также родопсином).
Из пурпурной сетчатка становилась жёлтой, а затем и совсем бледнела,
выцветала. Болль сделал вывод о том, что свет заставляет выцветать зрительный
пурпур, благодаря чему мы и видим свет. (В живом организме зрительный пурпур
постоянно выцветает и вновь восстанавливается.)
Сетчатка состоит из клеток, называемых палочками и колбочками (они названы
так из-за своей формы) . В глазу человека 125 млн. палочек и в 20 раз меньше
колбочек. Благодаря палочкам мы воспринимаем чёрно-белое изображение.
Колбочки различают цвет: одни — синий, другие - зелёный, третьи — красный.
Все остальные цвета являются для человеческого глаза смешанными. Всего
человек способен различить до 250 основных тонов и 5—10 млн. оттенков.
Точность этих «приборов», которыми владеет каждый зрячий человек, очень
высока. При привыкании глаза к темноте (полное привыкание длится около 1—1,5 ч)
его чувствительность увеличивается в сотни тысяч раз, и натренированный глаз
может заметить воздействие всего лишь десятка элементарных частиц света
(фотонов) .
Что же касается глаз каракатиц, осьминогов и прочих головоногих моллюсков,
то отличий от глаз позвоночных у них несколько. Во-первых, в их роговице есть
особое отверстие, чтобы при погружении или всплытии с больших глубин глаз не
лопнул от перемены давления.
Во-вторых, хрусталик у них формы своей не меняет, а чёткость изображения
достигается его отдалением от сетчатки и приближением к ней (как при
использовании линзы в фотоаппарате). Быть может, это имеет и свои преимущества:
осьминог не рискует приобрести дальнозоркость...
ДАЛЬТОНИЗМ. В 1875 г. в Швеции произошло крушение поезда. Погибло множество
людей. Оставалось непонятным, как мог машинист повести состав на красный
сигнал семафора. Объяснение оказалось неожиданным. Оставшемуся в живых машинисту
показали мотки цветных ниток и установили, что его глаза не различают зелёный
и красный цвета. После этого случая проверка на цветовое зрение стала
обязательной для водителей транспортных средств.
А само явление цветовой слепоты было ещё в 1794 г. описано английским
учёным Джоном Дальтоном и названо по его имени дальтонизмом (сам Дальтон, кета-
ти, также страдал этим недостатком)
КАКИМ ВИДЯТ МИР ЖИВОТНЫЕ? Каждое животное видит мир по-своему. Сидя в
засаде, лягушка видит только движущиеся предметы: насекомых, на которых она
охотится, или своих врагов. Чтобы увидеть всё остальное, она должна сама начать
двигаться.
Сумеречные и ночные животные (например, волки и другие хищные звери), как
правило, почти не различают цветов.
А вот стрекоза хорошо различает цвета, но только... нижней половиной глаз.
Верхняя половина смотрит в небо, на фоне которого добыча и так хорошо
заметна .
О хорошем зрении насекомых мы можем судить хотя бы по красоте цветков
растений — ведь эта красота предназначена природой именно для
насекомых-опылителей. Но мир, каким они его видят, сильно отличается от привычного нам.
Цветки, которые опыляют пчёлы, обычно не окрашены в красный цвет: пчела
этот цвет воспринимает, как мы — чёрный. Зато, вероятно, многие невзрачные на
наш взгляд цветы приобретают неожиданное великолепие в ультрафиолетовом
спектре, в котором видят насекомые. На крыльях некоторых бабочек (например,
лимонницы, боярышницы) имеются узоры, скрытые от человеческого глаза и видимые
только в ультрафиолетовых лучах.
□ п
□ п
5
ч
ы
Как видят цвета различные животные.
Удивительным образом используют особенности зрения насекомых некоторые
пауки, поджидающие своих жертв внутри цветков. Разумеется, будущая жертва,
садясь на цветок, не должна замечать паука. Между тем на брюшках многих таких
пауков бросаются в глаза яркие красные пятна. Чем это объяснить? Оказывается,
когда на тех же пауков взглянули, так сказать, глазами насекомых, пятна стали
совершенно незаметны. Зато птицам, которые могут склевать пауков,
отпугивающие пятна заметны превосходно. Значит, паук «загримирован» для насекомых, но
«ярко раскрашен» для птиц!
Кстати говоря, насекомые определяют положение солнца, чтобы находить
дорогу, даже в пасмурные дни. Ультрафиолетовые лучи свободно проходят сквозь слой
облаков. Когда муравьев в ходе опыта стали облучать сильными
ультрафиолетовыми лучами, они побежали укрываться «в тень» не под защиту пропускавшей
ультрафиолет тёмной дощечки, а под прозрачное, на наш взгляд, стекло,
задерживавшее эти лучи.
СВЕЧЕНИЕ КОШАЧЬИХ ГЛАЗ. Светятся ли глаза кошки в темноте сами по себе или
только отражают свет? Несколько столетий назад видные учёные поспорили на эту
тему. Один из них утверждал, что живые существа вообще светиться не могут.
Другой возражал и в качестве примера приводил глаза кошки. Учёные поставили
опыт — будут ли сверкать кошачьи глаза в полной темноте. И что же? Блеск
кошачьих глаз погас. Сторонник теории «живого света» оказался посрамлённым.
(Хотя то, что глаза кошки в темноте не светятся, ничуть не мешает светиться
множеству других животных.)
Значит, кошачьи глаза отражают свет. Но как и зачем? Оказывается, на
глазном дне многих ночных животных (и кошек в том числе) под сетчаткой
располагается слой отражающих свет кристалликов. Кристаллики того же вещества
(гуанина) заставляют сверкать рыбью чешую. Отражённый свет дважды проходит через
сетчатку. Благодаря этому кошки, например, видят предметы при силе света в
шесть раз меньшей, чем человек.
БИНОКУЛЯРНОЕ ЗРЕНИЕ. Чтобы ясно видеть предмет, мы смотрим на него обоими
глазами. Такое зрение называется бинокулярным. Если мы свернём в трубку лист
бумаги и приставим её к одному глазу, а другим взглянем на ладонь, то с
удивлением увидим в центре ладони «сквозное отверстие». Два изображения мозг
сводит воедино.
Бинокулярное зрение обычно развито у хищников, которым нужно, бросаясь на
добычу, ясно видеть расстояние до неё. У животных-«жертв», наоборот, глаза
находятся по обеим сторонам головы, чтобы лучше замечать опасность.
Древесным животным, в том числе обезьянам, очень важно правильно
ориентироваться при прыжках с ветки на ветку. В наследство от них человеку тоже
досталось бинокулярное зрение.
РЫБЬИ ОЧКИ-ХАМЕЛЕОНЫ. Как выяснили учёные, природа «отобрала у человека
патент» на ещё одно изобретение — очки-хамелеоны, темнеющие на ярком свету.
Оказывается, живущая у берегов Юго-Восточной Азии рыба иглобрюх давным-давно
пользуется такими «очками». По краям роговицы глаза этой рыбы расположены
клетки, имеющие жёлтую окраску. Стоит рыбе выплыть из темноты на свет, как
эти клетки начинают «расползаться» по роговой оболочке. Иглобрюх как бы
надевает «жёлтые очки».
СЛУХ. В народных сказках порой встречаются герои с невероятно тонким
слухом, слышащие, «как трава растёт». Для человека это явное преувеличение. Но
вот многие морские обитатели (например, рыбы и медузы) узнают о надвигающейся
буре по неслышимым для человеческого уха звукам. На основе изучения этой
способности медуз были созданы приборы, предупреждающие о приближении шторма.
Мир звуков у многих животных сильно отличается от нашего. Волк улавливает
Звук шагов охотника За 50 м. Человек мог бы услышать этот звук лишь в пяти
метрах от себя. Лисица, «мышкуя» зимой, находит своих будущих жертв под
толстым слоем снега и наста по их шуршанию. Но дело не только в том, что
животные могут слышать очень тихие звуки: они различают такие высокие или низкие
звуки, которые человеческое ухо не воспринимает.
Как слышат звуки различные животные (диапазон воспринимаемых ими
звуков). Обозначенные внизу единицы измерения — герцы (в левой
части шкалы — тысячи герц).
Один натуралист XIX в. долго ставил опыты с муравьями, пытаясь привлечь их
внимание голосом, свистками, игрой на скрипке. Но муравьи оставались глухи к
этим звуковым сигналам. Оказалось, что все эти звуки находятся для них за
пределами слышимости.
Слух собаки тоже отличается от человеческого по диапазону воспринимаемых ею
звуков. Порой собак дрессируют с помощью особых свистков, подающих
ультразвуковые сигналы, которых не слышит даже сам дрессировщик. Затем они удивляют
зрителей в цирке, точно выполняя неслышимые людям команды.
Но настоящими «чемпионами слуха» являются дельфины, киты и летучие мыши. И
для тех, и для других слух — гораздо более важное чувство, нежели зрение.
Дельфины, как известно, живут в воде. Даже в самой чистой воде дальше 10—20
м уже ничего не видно. Люди, лишённые зрения, обычно ходят с палочкой или
посохом. Постукивая по разным предметам, заставляя их звучать, они находят себе
дорогу. Дельфинам и китам тоже поневоле приходится полагаться на слух, но
только вместо посоха они «ощупывают» предметы направленным ультразвуковым
лучом, прислушиваясь к отражённому от предметов звуку — эху. Кашалот может
послать сигнал, и эхо этого сигнала вернётся к нему от его возможной добычи —
кальмара, плывущего в полукилометре от него. Но зато и особый орган,
посылающий сигналы и находящийся в голове, у кашалота огромный — до 5 м в длину; из-
за этого голова животного непропорционально велика.
Так же ориентируются в полёте и летучие мыши. Каждую секунду они посылают
впереди себя до 60 ультразвуковых сигналов. Услышанное ими эхо может быть
порой в миллион раз слабее исходного сигнала. Высокая чувствительность
позволяет летучим мышам на полной скорости огибать натянутую капроновую ниточку
толщиной 0,1 мм и безошибочно ловить в темноте крошечных, весом в тысячные доли
грамма, насекомых.
Размещаются органы слуха в разных частях тела (у кузнечиков, например, на
передних ногах). У позвоночных ухо развилось из органа равновесия (о котором
рассказывается ниже). Причём ушная раковина, которую мы видим у
млекопитающих , возникла в последнюю очередь.
Наружный слуховой проход — тупиковый: он упирается в барабанную перепонку.
Колебания барабанной перепонки передаются поочерёдно трём косточкам, которые
называются: молоточек, наковальня и стремечко. Эти три косточки уменьшают
размах колебаний, но в конечном счёте усиливают их в 50—90 раз. Правда, при
слишком сильном звуке стремечко поворачивается, и колебания усиливаются в
меньшей степени. Поэтому, например, после громкого пушечного выстрела человек
ненадолго «глохнет», слабее воспринимая обычные звуки. Кстати говоря,
поворачивает стремечко самая маленькая мышца в человеческом теле.
Полость, где находятся три слуховые косточки, связана с носоглоткой
предохранительным клапаном (евстахиевой трубой) . Если бы не этот клапан, при
резком изменении давления (которые происходят, например, при погружении водола-
Строение уха человека. На рисунке видны органы равновесия.
за, подъёме самолёта) барабанная перепонка могла бы лопнуть. Но евстахиева
труба обычно закрыта, а открывается она при глотании, крике. Поэтому
пассажирам самолётов при взлёте и посадке предлагают сосать леденцы, чтобы не болели
уши, а моряки, всплывающие без скафандров с подводной лодки, должны
непрерывно кричать, пока не вынырнут на поверхность.
Три слуховые косточки превращают колебания воздуха в колебания жидкости,
наполняющей слуховую улитку, названную так за сходство с раковиной улитки.
Внутри улитки располагаются 24 тыс. тонких волоконец разной длины. Она
напоминает тысячеструнную арфу.
Если мы откроем крышку фортепиано и пропоём какую-либо ноту, нажав педаль,
то струна, соответствующая этой ноте, повторит её. Это явление называется
резонансом. Примерно так же отвечают на звук волоконца улитки. По слуховому
нерву их колебания передаются в мозг.
ЧУВСТВО РАВНОВЕСИЯ. Чувство равновесия возникло в ходе эволюции у животных,
ещё не ведавших ни звука, ни света. Впервые оно появляется уже у инфузорий.
Крошечные пузырьки с кристалликами позволяют простейшим различать, где верх,
а где низ (кристаллик давит на дно пузырька).
Отталкиваясь от собственного тела, кошка переворачивается во
время падения и приземляется на лапы.
«Камешек в пузырьке» (его называют «ушной камешек» — по-гречески «отолит»)
оказался очень удачным изобретением природы. Он есть у медуз, моллюсков,
ракообразных .
Раки не выращивают камешки сами, а находят подходящие песчинки. При линьке
они теряют их и должны подыскивать замену. В одном опыте вместо песка им были
предложены железные опилки. Не заметив подлога, раки вставили их в свои
органы равновесия. После этого, помещая над аквариумом с раками магнит, можно
было спутать у этих животных все представления о верхе и низе и заставить их
плавать вверх брюхом.
У позвоночных (в том числе и у человека) мешочки, заполненные жидкостью с
«ушными камешками», по-прежнему оповещают своих хозяев о том, где верх, а где
низ. Но узнать, в какую сторону двинулось тело, с помощью этого
приспособления невозможно. Для этого рядом с мешочками находятся полукружные канальцы,
по которым жидкость уже может перетекать. Поскольку пространство, в котором
мы живём и двигаемся, имеет три измерения, полукружных каналов — тоже три.
Они лежат в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.
ЗАЧЕМ КОМАРАМ ЖУЖЖАНИЕ? Кто не слышал надоедливого жужжания мух и комаров!
Но вот вопрос: зачем они жужжат? Ведь комару, например, гораздо выгоднее было
бы подобраться к своей жертве бесшумно, незамеченным. Быть может, жужжание —
это звук машущих крыльев? Но муха, потерявшая крылья, жужжать не перестаёт.
Приглядевшись, можно заметить, что у мухи звук жужжания издают специальные
органы, расположенные позади крыльев — жужжальца. По форме пара жужжалец
похожа на гантели. Эти маленькие «гантели» вибрируют, как крылья.
Для чего они нужны? Вот как один исследователь в начале XX в. описал полёт
мухи, лишённой жужжалец: «Взлетая с края стола, распустив крылья, быстрым
полётом устремляется она в пространство. Но на расстоянии одного метра от стола
она падает на землю и опрокидывается на спину. Затем поднимается на лапки и,
сделав несколько шагов, снова пробует полететь. Но в первый раз насекомое
находилось на возвышенном месте, откуда ему оставалось только броситься вперёд.
Теперь же оно на земле, и ему следует подняться. Оно прыгает вверх на 6 или 7
см, крылья колеблются, кажется, оно уже летит. Но ничуть не бывало: оно
быстро падает вниз, в 10 см от того места, откуда взлетело».
Оказывается, жужжальца у мух и комаров — органы равновесия. Сохраняя при
поворотах неизменное положение плоскости своих колебаний, они позволяют
двукрылым быстро ориентироваться в пространстве.
ВКУС. Учёные выделяют четыре основных вкуса: кислый, сладкий, солёный,
горький. Все остальные оттенки вкуса — смешанные. Что же касается таких
оттенков вкуса, как «острый», «жгучий», «вяжущий», то это вообще не вкусовые
ощущения в строгом смысле слова. К примеру, вкус горчицы в первую очередь
определяется её тепловым воздействием, а «острый вкус» лука — в основном его
запахом. Человек, жующий сладкий лук с закрытыми глазами и зажатым носом, не
отличит его вкуса от вкуса яблока.
Любопытно, что слова «солёный» и «сладкий» (последнее слово прежде звучало
как «солодкий») имеют общий корень. Видимо, так обозначались сильные вкусовые
ощущения в противовес пресной безвкусной пище. Есть и соответствующая
пословица : «Без хлеба несытно, а без соли несладко».
Разные участки языка воспринимают вкус по-разному. У человека основание
языка лучше ощущает горький вкус, а кончик языка — сладкий. Солёный и кислый
— лучше чувствуются краями языка. А средняя часть языка вкуса почти не
ощущает .
Органы вкуса не обязательно должны находиться во рту. Например, у мух они
находятся и на кончиках передних ног. Мухи «пробуют» пищу, ступая по ней.
ОСЯЗАНИЕ. Все осязательные ощущения можно разделить на несколько групп:
прикосновение, сильное давление, холод, тепло и чувство боли.
Осязание человека особенно сильно на кончиках языка и пальцев: они могут
почувствовать колебания предметов, к которым они прикасаются, в 0,0002 мм. А
вот у домашнего гуся, например, такой чувствительной частью тела является
клюв. На нём более 100 тыс. осязательных точек: местами они расположены
плотнее , чем на кончиках пальцев человека.
У многих животных органами осязания служат особые волоски — вибриссы. У
кошек такие волоски в просторечии зовут «усами» и «бровями».
Вибриссы могут находиться не только на голове, но и на шее, груди, брюхе.
Особенно они развиты у норных животных. В темноте человек передвигается,
ощупывая путь перед собой руками или ногами. Обитатели же нор (где никакого
освещения, естественно, нет) с помощью чувствительных волосков прекрасно
находят дорогу в тёмном подземелье.
Подобные чувствительные волоски есть и у насекомых. Так, если человек
сильно размахивается, собираясь прихлопнуть муху, она обычно успевает взлететь,
почувствовав благодаря этим волоскам движение воздуха.
МЫШЕЧНОЕ ЧУВСТВО. Вероятно, самые многочисленные органы чувств человека —
чувствительные нервные окончания, которые доставляют ему информацию о
положении частей его собственного тела. Благодаря им мы даже в полной темноте или с
закрытыми глазами можем совершать определённые действия, например завязывать
узел или одеваться. Как правило, мы не замечаем работы этих органов чувств.
Но зато хорошо чувствуем их бездействие, когда «онемевшая», «затёкшая» рука
или нога отказываются повиноваться нашей воле.
ОБОНЯНИЕ. Для многих животных обоняние является самым важным чувством,
нередко заменяя им зрение или слух. Не почуять вовремя запах хищника или не
отыскать добычу по следу для некоторых из них равносильно смерти.
Буревестники и альбатросы, питающиеся рыбой, чувствуют её запах с
расстояния в 3 км. Рыбы тоже разыскивают пищу с помощью обоняния. Некоторые акулы
чувствуют запах крови, когда её количество в воде составляет миллионную долю
процента. Идущие на нерест лососи чувствуют запах медведя, ловящего рыбу, и
стараются это место обойти. И реку, где они когда-то родились, лососи тоже
находят по запаху.
Скворцы с помощью обоняния разыскивают ядовитые для насекомых травы и
вплетают их в стенки своего жилища, в 5 раз уменьшая тем самым количество
паразитов в гнезде. Обоняние помогает детёнышам узнавать свою мать. Когда детям,
которым едва исполнился 1 месяц, подносили к губам тампоны с молоком родной и
чужой матерей, дети безошибочно выбирали молоко своей матери.
Запахи играют немалую (хотя и не столь первостепенную, как для животных)
роль в жизни человека. Именно запахи, а не цвет, не звуки были самым сильным
впечатлением многих космонавтов, вернувшихся на Землю после долгих месяцев,
проведённых на орбите. Человек издавна испытывал пристрастие к приятным
запахам. С древних времён развивалось зародившееся в странах Востока искусство
изготовления благовонных веществ.
Хотя общая площадь всех клеток, воспринимающих запах, у человека составляет
всего 2,5 кв. см, обоняние примерно в 10 тыс. раз сильнее, чем способность к
восприятию вкуса. Для того чтобы человек почувствовал запах, бывает
достаточно лишь 400—500 молекул пахучего вещества. Как считается, человек различает
около 10 тыс. запахов.
Запахов, пожалуй, существует даже слишком много, и далеко не каждому можно
подобрать подходящее название. Только аромат розы имеет свыше 40
разновидностей. Американский учёный Дж. Эймур в 1952 г. сформулировал теорию, согласно
которой было выделено 7 основных запахов: камфорный, мускусный, мятный,
эфирный, цветочный, острый, гнилостный.
Как человек чувствует запах? Древнеримский поэт и философ Тит Лукреций Кар
считал, что в носу есть крошечные поры разных форм и размеров. Каждое пахучее
вещество занимает место в строго определённых порах — оттого и различаются
запахи. Как ни странно, во многом это предположение совпадает с современной
теорией Эймура, согласно которой каждому из семи основных запахов отвечает
определённая форма молекул пахучих веществ.
«ЗАПАХИ ВОСПОМИНАНИЙ». Люди издавна подметили, что обоняние удивительным
образом тесно связано с памятью. Ничто не заставляет нас так живо вспомнить
какое-либо событие, как связанный с ним запах. Алексей Константинович Толстой
писал, что как-то, собирая грибы и вдыхая запах рыжика, он «увидел перед
собой, как в молнии, всё своё детство во всех подробностях до семилетнего
возраста» .
Поэт Аполлон Майков в своём стихотворении «Емшан» пересказывает легенду о
половецком хане, которого не могли заставить вернуться в родную степь ни
уговоры, ни напевы родных песен. Только аромат пучка степной травы заставил его
покинуть богатство и покой, обретённые в чужой стране, и вернуться в родной
край, к сражениям и опасностям.
Степной травы пучок сухой,
Он и сухой благоухает!
И разом степи надо мной
Всё обаянье воскрешает...
КАК ВОССОЗДАТЬ АРОМАТ? Многие запахи — вещь довольно сложная. Аромат
клубники, например, создают 40 разных веществ. Американские химики составили их
список, вычислили количество этих веществ. А затем попытались воссоздать
клубничный аромат, смешав эти вещества в пропорциях, определённых анализом.
Смесь издавала резкий запах резины.
Одна американская исследовательница сравнила попытку воссоздать аромат по
данным анализа с попыткой собрать Шалтая-Болтая (разбитое яйцо), что, как
поётся в английской детской песенке, не под силу даже «всей королевской рати».
ФЕРОМОНЫ. Люди узнают мысли друг друга с помощью слуха (речь), зрения
(чтение) или, реже, осязания (азбука для слепых).
А могут ли живые существа передавать друг другу какие-то сообщения с
помощью химических веществ, воспринимая их посредством вкуса или обоняния? Это
кажется неправдоподобным, но такие вещества у животных есть, и называются они
феромонами. Звери метят пахучими веществами (мускусом) границы своих
«владений» , распознают по запаху пол друг друга.
Но особенно велика роль феромонов в жизни насекомых. Как самец бабочки
отыскивает самку на площади порой в десятки квадратных километров? Один
французский натуралист XIX в. заметил, что запах одной бабочки не может
распространиться на обширное пространство, поскольку «в равной мере можно было бы
надеяться окрасить озеро каплей кармина». Сравнение точное, но вывод ошибочный:
для чувствительного обоняния бабочки воздушное «озеро» становится
«окрашенным» .
Чтобы уловить этот запах, насекомым хватает 100 молекул пахучего вещества в
1 куб. см воздуха. Самец тутового шелкопряда способен чувствовать запах самки
на расстоянии до 12 км. Этому помогают замысловатые ветвистые усы некоторых
бабочек. Учёные нашли способы бороться с вредными бабочками с помощью
феромонов , приманивая и уничтожая их самцов.
Большую роль играют феромоны в жизни муравьев. Есть «запах тревоги»; есть
даже «запах смерти», который исходит от мёртвых муравьев. Живого муравья,
издающего этот запах, его собратья «хоронят» — оттаскивают вон из муравейника.
Сколько бы раз он ни возвращался обратно, «похороны» будут повторяться, пока
не исчезнет запах.
Муравьи, бродя по своим тропкам, время от времени прикасаются к почве жалом
и расставляют пахучие «дорожные знаки», сигнализирующие их собратьям: «Здесь
корм», «Здесь строительная площадка» и т. д. Запах выветривается через пару
минут. Это, конечно, является недостатком, но, с другой стороны, устаревшие
«дорожные знаки» уже не отвлекают и не сбивают муравьев с толку. А если
заставить муравьев один раз пройти по кругу, то другие муравьи примутся ходить
по их пахучим следам и будут кружиться до полного изнеможения.
Самые первые многоклеточные существа состояли, видимо, из однотипных
клеток. Но постепенно стало складываться «разделение труда» между клетками. Они
становились всё менее похожи друг на друга.
Клетки одного типа в организме обычно сгруппированы вместе, образуя ткань.
Ткани возникли и у животных, и у растений. У грибов, как считают учёные,
настоящих тканей так и не возникло, хотя какое-то их подобие имеется.
О растительных тканях подробно рассказано в статье «Ткани растения». Что же
касается тканей животных, то биологи выделяют шесть их основных типов. О
строении нервной ткани, крови и репродуктивной ткани (мужских и женских
половых клеток) говорится в статьях «Нерв», «Кровь и кровообращение» и
«Размножение» .
МЫШЕЧНАЯ ТКАНЬ. Мышцы (см. ст. «Движение») делятся на два основных типа —
скелетные и гладкие. Их ещё называют произвольными и непроизвольными, т. к.
движением скелетных мышц человек сознательно управляет, а движением гладких
(например, сокращением зрачка) управлять не может. Ткани их различаются между
собой. Гладкие мышцы состоят из длинных (до 0,5 мм) клеток с единственным
ядром. Скелетные состоят из ещё более длинных (до 2—3 см) клеток (мышечных
волокон) с множеством ядер. Пожалуй, это самые длинные клетки в организме
человека .
ЭПИТЕЛИЙ. Эпителий покрывает тело снаружи и выстилает его внутренние
полости. Он защищает, впитывает воду и пищу, выделяет различные вещества, воспри-
Органы обоняния бабочки.
ТКАНИ
нимает раздражения. Его клетки могут быть покрыты «ковром» чувствительных
волосков, или ресничек. Реснички колышутся волнами, как колосья на хлебном
поле. Эти волны как бы «выметают», например, из дыхательных путей пылинки и
прочие посторонние частички. Если бы не они, то за несколько дней дыхательные
пути животного оказались бы закупорены, и оно погибло бы от удушья.
Строение кожи человека.
Кожа образована двумя основными типами тканей — эпителием (волосы, потовые
и сальные железы, верхний слой кожи) и соединительной тканью.
СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ. Ткань состоит не только из живых клеток, но и из
неживых веществ. Хороший пример этого — соединительные ткани. В них очень много
неживого вещества.
В волокнистой соединительной ткани это — волокна белка коллагена. Коллаген
знаком всем — именно он в горячей воде превращается в желатин. Густое
сплетение волокон коллагена находится под кожей. После дубления этот слой
становится прочной и гибкой выделанной кожей. Коллаген придаёт определённую гибкость
костям.
Хрящ и кость — тоже соединительные ткани. Их строят маленькие «строители» —
костные и хрящевые клетки, «замурованные» в основном веществе кости и хряща.
Они остаются живыми в течение всей жизни человека.
КЛЕТКИ РАЗЛИЧНЫХ ТКАНЕЙ:
1. Три типа нервных клеток.
2. Клетка гладкой мышечной ткани.
3. Красная кровяная клетка
в поперечном разрезе и сбоку.
4. Клетки ресничного эпителия.
3ЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ КЛЕ ТКИ. Ещё один из основоположников клеточной теории
Рудольф Вирхов пришёл к выводу, что многоклеточный организм напоминает сложную
общественную структуру, где каждая клетка знает свои обязанности и прилежно
их выполняет.
Но изредка среди клеток появляются «асоциальные» экземпляры, резко
отличающиеся своим поведением. Они начинают «игнорировать» общество, как бы не
слышат команд, передаваемых по организму. Большинство «нормальных» клеток, как
правило, не делятся. Напротив, злокачественные клетки могут делиться до
бесконечности, совершенно не беспокоясь, как это отразится на организме в целом.
А в организме в результате растёт злокачественная (раковая) опухоль,
приводящая его к смерти.
Нормальные клетки, как правило, сцеплены друг с другом, «притёрты» к
соседям. Если не «выбивать» их из привычного окружения, они останутся в этом
«коллективе» всю свою жизнь. Напротив, злокачественные клетки очень
«раскованны» и, не обращая внимания на соседей, передвигаются с места на место (и
попав, в другие ткани, образуют там метастазы).
ДЫХАНИЕ
Первоначально люди называли дыханием просто вдыхание и выдыхание воздуха.
Долгое время считали даже, что человек никак не изменяет состав воздуха при
дыхании, и вообще вдыхает воздух, только чтобы охладить «перегретые» лёгкие.
Чтобы опровергнуть эту точку зрения, английский натуралист Роберт Гук провёл
любопытный опыт: предлагал членам Королевского общества дышать воздухом из
герметичного пакета, снова и снова вдыхая использованный воздух. Несмотря на
свою убеждённость в исключительно «охлаждающей» роли дыхания, почтенные ака-
демики вскоре прекращали опыт, жалуясь на «недостаток воздуха».
Позднее стало известно, что для дыхания живым организмам необходим
содержащийся в воздухе кислород. Для чего нужна непрерывная подача кислорода? Чтобы
в организме шли процессы «медленного горения» (или, точнее, окисления) и
выделялась энергия, необходимая для жизни.
Дыхание происходит в клетках. Поэтому самый простой тип дыхания —
клеточный. Его мы встречаем у простейших водных организмов, например, у
инфузории туфельки и амёбы. Растворённый в воде кислород они впитывают прямо из
воды, и туда же выводится углекислый газ. Очень сходно, «напрямую»
осуществляется дыхание и у некоторых многоклеточных, например, у кишечнополостных
(медуз, гидры, полипов) и плоских червей.
У более сложных форм клетки, находящиеся далеко от воды, начинают
«задыхаться». Появляется непрямое дыхание — дыхание через особые органы. Такие
органы должны всегда оставаться влажными, чтобы впитывать кислород: у разных
животных это жабры, лёгкие, трахеи.
Водные и наземные животные столкнулись с различными проблемами при дыхании.
В воздухе кислорода довольно много — 21%. Зато необходимо постоянно
поддерживать влажной дыхательную поверхность.
В воде дыхательная поверхность пересохнуть не может, зато растворённого
кислорода здесь содержится примерно в 40 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому,
чтобы не погибнуть от удушья, например, живущие на дне морские черви должны
непрерывно волнообразно покачиваться. Тогда их тела постоянно омывает свежая
вода. У акул жабры извлекают из воды в полтора раза меньше кислорода, чем у
костных рыб, и потому они тоже должны, чтобы не Задохнуться, постоянно быть в
движении.
У сухопутных животных, избравших для себя кожный тип дыхания (например, у
безлёгочных саламандр, в значительной степени — у других земноводных и у
дождевых червей), кожа постоянно выделяет слизь и влагу. «Иногда, когда дождевой
червь пытается переползти через каменистый участок или асфальтированную
дорожку в сухую солнечную погоду, — пишут биологи К. Вилли и В. Детье, — его
органы, выделяющие слизь, оказываются не в состоянии восполнить потерю влаги
в результате испарения; кожа становится сухой, червь задыхается и погибает ».
Кстати, и человек дышит не только лёгкими, но и кожей, хотя кожное дыхание
незначительно (1—2% общего объёма дыхания). У некоторых млекопитающих,
например, лошади, кожное дыхание имеет большее значение, и его доля может
возрастать до 8%. Хотя перейти полностью на кожный тип дыхания, как это могут
делать земноводные, звери, конечно, неспособны.
У насекомых тело покрыто хитиновым панцирем, и кожное дыхание для них
невозможно . Дышат они совершенно особым способом — трахейным. Трахеи насекомых
(не путать с трахеей человека, ведущей из гортани в лёгкие) — сеть тончайших
разветвлённых трубочек, пронизывающих всё их тело. Почти в каждом сегменте
тела у насекомых есть пара дыхалец — отверстий, ведущих в систему трахей.
Крупные насекомые, двигая мускулами брюшка (это чем-то напоминает движение
грудной клетки у человека), активно вентилируют свои трахеи. Всё-таки
трахейный тип дыхания — не самый совершенный, и чем больше насекомое, тем труднее
воздуху поступать в глубину его тела. Это одна из причин, почему размеры
насекомых имеют жёстко заданный «потолок».
Большинство водных животных избрали жаберный тип дыхания. Жабры — это
особые разветвлённые выросты тела — наружные (как, скажем, у аксолотлей) или
внутренние (как у костных рыб или многих ракообразных). Чтобы не Задохнуться,
таким животным приходится постоянно омывать их свежей водой. Рыбы делают это
так: набирают воду в рот, а затем, закрыв рот, выталкивают её через жаберные
щели. Жабры густо пронизаны кровеносными сосудами: кровь разносит кислород по
всему телу.
Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью.
В опытах млекопитающие без вреда для себя часами дышали жидким перфторуглеро-
дом. Годится для дыхания и вода — было бы в ней достаточно кислорода
(насытить её таким количеством кислорода, как в воздухе, довольно трудно).
Жаберное дыхание рыбы.
Альвеолы в лёгких и оплетающие их капилляры.
Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным органом
дыхания на суше: они быстро слипаются и их общая площадь уменьшается настолько,
что рыбе, несмотря на избыток кислорода в атмосфере, начинает его не хватать.
Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма
оригинально решили уже упомянутую проблему поддержания дыхательной поверхности
влажной. Просто разместили её внутри своего тела! В ряду от двоякодышащих рыб
и земноводных вплоть до млекопитающих внутренняя поверхность лёгких
непрерывно растёт. Первоначальный простой «мешок» дробится на тысячи
обособленных мешочков (альвеол). В результате у человека общая внутренняя поверхность
лёгких возрастает до 100 кв. м.
Особого упоминания заслуживает дыхательная система птиц. Не удивительно ли,
что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не проявляет никаких признаков
«одышки», не задыхается? Оказывается, в её теле помимо лёгких есть ещё особые
воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В момент выдоха
воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Таким образом, птицы дышат и на
вдохе, и на выдохе.
Питаются все живые существа без исключения. Но при этом растения и грибы
всасывают питательные вещества из окружающей среды, а животные активно
захватывают свою пищу.
Самый простой тип питания — внутриклеточный. Так питаются все простейшие.
Амёба, например, обтекает пищу ложноножками. Получается пузырёк, который
сливается с «внутриклеточными желудками» — лизосомами (см. ст. «Клетка»). Затем
не переваренное выбрасывается наружу в любом месте тела амёбы. Такой же
способ питания и у инфузорий. Но у них пища заглатывается уже не любым участком
тела, как у амёбы, а строго определённым — ртом.
У губок питание также внутриклеточное — они процеживают сквозь себя воду, и
их клетки «отлавливают» из неё пищевые частицы. Чтобы насытиться, губки
должны непрерывно питаться.
По сравнению с ними кишечнополостные (медузы, кораллы, актинии, гидра) сде-
ПИТАНИЕ
Типы питания.
Внутриклеточный тип питания (слева):
амёба заглатывает пищу, после чего она сливается
с «внутриклеточным желудком» (лизосомой).
Внутриполостной тип питания (на примере гидры).
лали заметный шаг вперёд. Они могут захватить поразительно крупную добычу
(актинии, например, захватывают крупных рыб), а затем долгое время её
переваривают . Сделать это им позволяет полостное пищеварение. У гидры пища около 4
часов переваривается в кишечной полости, а затем уже внутри клеток,
выстилающих эту полость. Не переваренные остатки у кишечно-полостных плоских червей
выбрасываются через рот. Это создаёт очевидное неудобство — до тех пор пока
пищеварение полностью не завершено, животное не может глотать новую пищу.
Проблему решает новое «изобретение» природы — сквозной пищеварительный
тракт. Он представляет собой как бы трубку с отверстиями на обоих концах: в
одно поступает пища, через другое выбрасываются не переваренные остатки.
Движение по этой «трубке» идёт лишь в одном направлении, так что животное может
продолжать кормиться, пока идёт пищеварение. Эта схема действует у
большинства животных — от кольчатых червей до млекопитающих.
Вблизи рта у большинства животных имеются устройства для размельчения пищи.
Это может быть зоб с твёрдыми камешками (у птиц) или зубы (у млекопитающих).
В желудке человека пища приобретает консистенцию жидкого супа. Всасывание
пищи в кровь происходит в кишечнике. Кишечник большинства зверей длиннее их
тела. Благодаря множеству ворсинок, которыми покрыты его стенки, он имеет
очень большую поверхность всасывания: у человека, например, около 200 кв. м.
Интересное приспособление возникло в организме акул. У них длина кишечника
невелика: у трёхметровой акулы — всего 2,7 м, тогда как у человека ростом 180
Пищеварительная система человека.
см — 8 метров. Предельно увеличить поверхность всасывания им позволяет
складка кишечной стенки, завёрнутая наподобие винтовой лестницы. Её называют
спиральным клапаном. Продвигаясь по кишке, пища проходит до 45 витков.
Человек тратит на еду около часа в день. Звери, поедающие малопитательные
растения, должны питаться почти непрерывно и тратить на еду большую часть
дня. Кроме того, млекопитающие не могут переваривать целлюлозу, и для её
переваривания в их желудке и кишечнике живёт огромное количество
микроорганизмов . Поэтому самая сложная пищеварительная система имеется у травоядных
млекопитающих, в особенности жвачных. Их желудок становится похож на целый завод
с многостадийным производством и множеством цехов. (Об устройстве желудка
жвачных и живущих в нём простейших см. ст. «Простейшие».)
Общую закономерность, действующую среди млекопитающих, можно сформулировать
так: чем больше растительной пищи в рационе животного, тем длиннее его
кишечник .
КРОВЬ И КРОВООБРАЩЕНИЕ
Часто можно услышать выражения: «узы крови», «голубая кровь», «кровная
обида», «портить кровь», «холодная кровь» и т. п. Ещё чаще упоминается сердце —
орган, который приводит кровь в движение: «горячее сердце», «легко на
сердце», «сердечный человек», «каменное сердце»...
На самом деле, конечно, сердце не может быть ни «добрым», ни «злым», а
кровь не бывает «горячей» или «холодной». Просто люди издавна подметили, что
работа сердца, кровеносной системы и общее состояние человека тесно
взаимосвязаны .
Действительно, для жизни человека чрезвычайно важно всё связанное с кровью.
Если из тела человека вытечет вся кровь или сердце прекратит передвигать её
по телу, он погибнет. Кровь в любом организме выполняет важнейшую функцию —
транспортную. Двигаясь, она разносит по всему телу кислород, набранный
лёгкими, питательные вещества, усвоенные кишечником, а со всего тела собирает
накопившиеся вредные и ненужные отходы, помогая вывести их из организма.
В общем «кровь — совсем особый сок». Это слова Мефистофеля из «Фауста»
Гёте , и более точно и кратко сказать трудно. Чтобы лучше понять, что делает
кровь внутри организма, посмотрим, из чего она состоит.
СОСТАВ КРОВИ. Возьмём мазок крови и рассмотрим его под микроскопом. А ещё
лучше — представим, что мы уменьшились в 100 тыс. раз и оказались внутри
кровеносного сосуда.
До сих пор находятся люди, убеждённые, что кровь — это однородная красная
жидкость, что-то вроде молока. Действительно, на 55% кровь состоит из
жидкости — плазмы, но вовсе не красной, а светло-жёлтой. На 90% плазма состоит из
воды, а остальное — растворённые в ней соли, белки, витамины, продукты
пищеварения , вредные вещества, которые предстоит выбросить из организма.
Но если мы оказались в кровяном потоке, то сразу же можем заметить, что
кровь — не жидкость, а текучая ткань. Вокруг нас со всех сторон плывут особые
клетки крови. Их называют форменными элементами. В первую очередь это красные
кровяные клетки, которые и придают крови её цвет, — эритроциты. Первым в мире
их разглядел под микроскопом голландец Ян Сваммердам в 1658 г.
С учётом масштаба нашего уменьшения нам представляется, что размер
эритроцитов — 70—80 см. По форме они напоминают бублики с плёнкой вместо дырки.
Хотя , строго говоря, так они будут выглядеть, только вольготно расположившись
под микроскопом. А в потоке крови и узких сосудах им придётся принимать самую
невероятную форму: то ли червяков, то ли колбасок... В 1 куб. мм крови
человека — 5 млн. эритроцитов. А всего их в крови — до 25 триллионов. Эритроциты
— своеобразные «вагончики для кислорода», который они доставляют от лёгких ко
всем клеткам организма. В них содержится белок гемоглобин (см. ст. «Белки»),
который можно назвать «креслом» для кислорода. Когда кровь проходит через
лёгкие, «кресла» «вагончика» плотно-плотно забивают «пассажиры» — молекулы
кислорода. «Кресел» этих немало: 270 млн. в одном «вагончике». Без
«пассажира» гемоглобин имеет тёмно-красный цвет, а приняв его — ярко-алый.
Соответственно меняется и цвет крови: из бедной кислородом и тёмной она
превращается в богатую кислородом и алую, даже рыжеватую. Совершая путешествие через
организм, наш «вагончик» постепенно будет пустеть, отдавая кислород тканям.
Теперь, если мы присмотримся к потоку крови внимательнее, то заметим
множество бесцветных или беловатых «амёб», более крупных по размеру, чем
эритроциты (с учётом нашего уменьшения — около метра). Может показаться, что они
почти независимы от общего движения крови — выдвигая ложноножки, они двигаются
сами по себе, часто поперёк сосуда. При определённых условиях такие «амёбы»
могут и «размножаться делением», как настоящие простейшие. Может быть, это
какие-то инородные паразиты вроде дизентерийных амёб, поселившиеся в крови?
Нет, это белые кровяные клетки — лейкоциты. Их существует несколько
разновидностей (на чём мы не будем здесь подробно останавливаться) . В 1 куб. мм
крови их меньше, чем эритроцитов (до 9 тыс.). Но работу они выполняют важную.
Если в организм попадут чужеродные вещества или микробы — возбудители
болезней, лейкоциты смело бросаются на врага, поедают его и, к сожалению, в
конце концов, погибают, спасая нас. Они могут проходить сквозь стенки
кровеносного сосуда и через соседние ткани к месту, куда попала инфекция.
Множество пожертвовавших собой лейкоцитов образуют гной на месте воспаления.
Белая кровяная клетка просачивается сквозь стенку кровеносного сосуда.
Так что, если мы исследуем собственную кровеносную систему, и на нас нет
одежды из чужеродных белков (например, шерсти или кожи), лейкоциты не обратят
на нас внимания. Но если мы забрались в чужую кровеносную систему... нам
придётся горько об этом пожалеть.
Как правило, такими болезнями, как корь, краснуха, ветрянка, люди болеют
один раз в жизни. Это значит, что у человека появилась способность бороться с
определёнными организмами, попадающими в него. Такое свойство называется
иммунитетом. Этим свойством мы тоже обязаны лейкоцитам. Они вырабатывают особые
вещества, разрушающие или обезвреживающие чужеродные объекты (см. ст.
«Белки») . Около 200 лет назад люди научились в некоторых случаях создавать
иммунитет искусственно.
Итак, как мы видим, кровь выполняет и защитную функцию.
Наконец, к форменным элементам относятся кровяные пластинки — тромбоциты.
Это не клетки, а «осколки» специальных клеток, и по размеру они невелики: 20—
4 0 см в масштабе нашего уменьшения. У них — особая задача. Благодаря им любая
рана не приводит к вытеканию всей крови, т. к. кровь свёртывается при
повреждении сосудов и «запирает» выход из них. При соприкосновении с воздухом
тромбоциты разрываются и высвобождают особый белок. Это запускает сложный процесс
(из более чем 10 звеньев) свёртывания крови. Почему этот процесс такой
многоступенчатый? Дело в том, что когда кровь сворачивается при порезе или ранке —
это хорошо, т. к. предотвратит её потерю и защитит ранку запёкшимся кровяным
сгустком (тромбом). Но если тромб образуется в кровяном русле, это может
привести к самым неприятным последствиям (например, инфаркту). Поэтому врачи
перед тем, как сделать укол в кровеносный сосуд, всегда внимательно проверяют —
не осталось ли в шприце воздуха.
Природа постаралась и усложнила свёртывание крови, чтобы оно происходило,
только когда это действительно необходимо. К сожалению, для некоторых людей
эти хитрости природы обернулись печальной стороной: их кровь вообще не
сворачивается. Это наследственное заболевание — гемофилия. При такой болезни
человек может умереть от потери крови, получив небольшую царапину. Проявления
именно этой болезни имеются в виду, например, в сказке «Спящая красавица»,
где принцессе предсказали гибель от простого укола веретеном. Заметим,
впрочем, что с научной точки зрения сказка неточна — гемофилией болеют обычно
только мужчины.
Итак, мы видим, что несколько литров нашей крови (5 л у взрослого человека
и 3 л у ребёнка) — сложнейший мир, заполненный множеством веществ и частиц,
населённый миллиардами живых клеток, каждая из которых занята своей работой.
Здесь проплывают красные «вагончики» для кислорода (эритроциты), совершают
свой обход вооружённые «стражники» (лейкоциты) и внимательные «ремонтные
рабочие» (тромбоциты). (А если изучить глубже механизмы иммунитета, обнаружатся
даже «учёные», изобретающие новое эффективное оружие.) Разбегаются глашатаи и
рассыльные, объявляющие всему организму сигнал тревоги, побудку или что-то
ещё, — это гормоны (см. раздел «Гормоны» статьи «Вещества организма»).
Производит большинство форменных элементов красный костный мозг,
находящийся внутри некоторых костей. За время средней человеческой жизни (70 лет) он
даёт тонну лейкоцитов и 650 кг эритроцитов.
Таков в общих чертах состав крови человека. У лягушки, рыбы, моллюска он
будет всё сильнее отличаться от человеческого.
Кровь некоторых моллюсков бесцветна и по своему составу, пожалуй, ближе к
морской воде, чем к крови человека. У других моллюсков (например,
головоногих) она приобретает «аристократический» голубой цвет. Кислород у них
переносит вместо гемоглобина другой белок, содержащий не железо, как гемоглобин, а
медь. Наконец, у дождевого червя кровь красного цвета и содержит гемоглобин.
Но он не собран в эритроциты, а растворён в крови. Из-за этого кровь может
переносить ещё очень мало кислорода. Позвоночным животным кислорода нужно
гораздо больше. Но, если увеличить количество растворённого гемоглобина, кровь
станет слишком вязкой. Природа выходит из затруднения, «упаковывая»
гемоглобин в клетки — эритроциты.
Но и на этом эволюция состава крови не заканчивается. Первоначально
эритроцит — нормальная клетка, шарообразной или овальной формы. Постепенно в ходе
эволюции он становится всё меньше и меньше: так гораздо экономнее. У лягушки
эритроциты ещё имеют ядро, а в эритроцитах человека ядра нет. В момент выхода
из красного костного мозга они выталкивают ядра из себя. Ведь что такое ядро?
Хранилище хромосом — «инструкций» по сборке и перестройке клетки. А
эритроциту всю свою недолгую жизнь — от 13 до 130 дней — предстоит делать одну и ту
же монотонную работу: принимать и отдавать кислород. Нужны ли тут
«инструкции»? Только занимают место!
В результате всё больше и больше становится кислородная ёмкость эритроцита.
Под конец он получает форму двояковогнутого диска, у которого соотношение ра-
бочей поверхности и объёма самое выгодное. Если у рыб, например, в 100 г
крови содержится 5—10 г гемоглобина, то у зверей — 10—15 г. Общая площадь
поверхности всех эритроцитов человека — 3700 кв. м, около трети гектара!
«Состарившиеся», отработавшие свой срок эритроциты разрушаются в печени и
селезёнке. Селезёнку даже называют «кладбищем эритроцитов». Из гемоглобина
образуется участвующая в пищеварении желчь. При этом организм очень бережно
относится к каждой крупице железа, ценя её «на вес золота». Оно «на свалку»
не отправляется, а «идёт во вторсырье» для производства новых эритроцитов.
«ГОЛУБАЯ КРОВЬ». Мы уже Знаем, что голубую кровь имеют в действительности
разве что некоторые моллюски. Но откуда взялось выражение «голубая (т. е.
аристократическая) кровь»? Оказывается, в Испании так говорили о людях со
светлой кожей (в отличие от мавров и их потомков), вены которых выглядят так,
как будто по ним течёт голубая кровь. Позднее это выражение приобрело
сегодняшнее значение.
ГРУППЫ КРОВИ У ЧЕЛОВЕКА. При травме, родах люди часто теряют большую часть
крови, что создаёт опасность для их жизни. Издавна врачи пытались помочь
таким потерявшим много крови больным, вливая им чужую кровь. В 1667 г.
французский учёный Ж. Дени впервые успешно произвёл переливание крови ягнёнка такому
обескровленному больному. В России первое переливание крови успешно сделал
акушер из Санкт-Петербурга Г.С. Вольф, вливший кровь роженице, погибавшей от
кровотечения. К сожалению, до начала XX в. предсказать успех переливания было
невозможно. В некоторых случаях (таких, как упомянутые) больной
выздоравливал , в других случаях — погибал.
Так как кровь брали обычно у ягнят, противники переливания крови едко
шутили, что для такой процедуры требуется «целых три барана: у одного кровь
берут, другому переливают, а третий это делает».
Лишь в начале XX в. учёные выяснили, что кровь человека делится на четыре
группы по своим свойствам (А, В, АВ и 0) . Если, например, человеку, имеющему
кровь группы 0, перелить кровь любой другой группы, эритроциты в его крови
начнут склеиваться, а затем разрушаться. Это объясняется наличием в крови
каждой группы особых веществ, вызывающих такое склеивание. Кровь нулевой группы
можно переливать людям с кровью любой группы. Нулевую группу крови имеет
около 45% людей. Больше всего повезло людям с группой крови АВ — им можно
переливать кровь любой группы. Но группу АВ имеет всего около 3% людей.
Получая за открытие групп крови Нобелевскую премию, австрийский врач Карл
Ландштейнер предположил, что в будущем откроют новые группы крови. И он
оказался прав. Сегодня учёные нашли множество разновидностей крови помимо
основных четырёх групп. Некоторые из них так редки, что встречаются у одного-двух
человек во всём мире. Таким людям приходится сдавать собственную кровь для
себя на случай переливания. Особенно важно одно из качеств крови, открытое
вначале у макаки-резус, а затем у человека. Его назвали резус-фактором. Если
кровь матери и кровь нерождённого ещё ребёнка отличаются по этому качеству,
это может привести к тяжёлой болезни новорождённого. Поэтому супругам важно
знать резус-фактор крови друг друга.
Кровь, добровольно сданную донорами, хранят для последующего переливания на
станциях переливания крови. За один раз у донора можно взять до полулитра
крови. Сейчас нет ни одной лечебной медицинской специальности (от хирургии до
психиатрии), где не применялось бы переливание крови. Медицине нужно,
поэтому, огромное количество донорской крови. Рекорд по сдаче крови установил
американец Аллен Достер. За 23 года он сдал более 4 66 л крови! С другой стороны,
при операции на сердце для одного больного в США, страдавшего гемофилией,
понадобилось 1080 л донорской крови.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ. Все ли животные имеют кровь?
Оказывается, нет. Губки, кишечно-полостные (медузы и полипы), плоские черви обходятся
без крови и кровеносной системы. Но мы знаем, что все ткани животных должны
дышать, получать кислород. Как же перечисленным животным удаётся выйти из
затруднения, не имея доставляющей кислород крови?
У медуз, например, кишечная полость повторяет все изгибы тела, занимая его
целиком. В результате получается так, что любая клетка тела медузы
расположена не дальше 1 мм от воды, насыщенной кислородом, — либо внешней, либо
находящейся в кишечной полости. И получает кислород прямо из этой воды. Этот
«миллиметровый предел», дальше которого клетки уже начинают задыхаться,
объясняет и уплощённую форму плоских червей (из-за которой они и получили своё
название).
Кровеносные системы дождевого червя и рака. Зеленым цветом
обозначены жабры.
У кольчатых червей и моллюсков строение тела усложняется, кишечная полость
уже не занимает всё тело целиком. Кроме того, если они живут на суше, им уже
не может помогать окружающая водная среда. Возникает необходимость во
«внутреннем море», которое омывало бы тело изнутри. Вообще, учёные обнаружили
удивительное сходство в определённых качествах крови и морской воды. Образно
говоря, ощущая солёный вкус крови, мы чувствуем вкус вод того древнего океана,
частицу которого мы сохранили внутри себя. Кровеносную систему нередко так и
называют «пленённым морем».
Как кровь будет омывать все ткани и органы тела? Для этого она не может
быть «налита» внутри, как вода в кишечную полость. Она должна двигаться, а её
движение будут направлять особые «тоннели» — кровеносные сосуды. Что же будет
приводить её в движение?
СЕРДЦЕ. Одно из первых «изобретений» природы в области кровообращения —
сердце. Русское слово «сердце» происходит от слова «середина». Действительно,
оно — «серединка всего тела» и, перемещая кровь по телу, обеспечивает
организм всем необходимым. Чтобы непрерывно перегонять кровь, сердце должно быть
сильным, поэтому его основная часть — сердечная мышца.
Между пятью парами пульсирующих сосудов («сердец») дождевого червя и серд-
цем человека — огромное различие в строении. Множество природных
усовершенствований отличает второе от первого. Удивительно скорее, что есть между ними и
кое-что общее. Если мы накачиваем, например, шину велосипеда, то специальный
клапан в насосе не позволит воздуху выходить через него обратно в тот момент,
когда насос втягивает новую порцию воздуха. Точно так же в сердце, будь то
сердце дождевого червя или человека, есть специальные клапаны, не
пропускающие кровь обратно.
Клапаны вены пропускают кровь только в одном направлении.
Омертвение участка сердца (инфаркт) вызвала закупорка артерии,
несущей ему кровь. Омертвевший участок сердца и закупоренная
артерия показаны чёрным цветом.
У спящего человека сердце перекачивает за минуту 4—5 л крови и сокращается
60—80 раз. При тяжёлой физической работе оно может перекачивать за минуту и
25 л крови. У тренированных спортсменов сердце в покое сокращается не чаще, а
реже, чем у остальных людей (до 40 раз в минуту) , т. к. за одно сокращение
перекачивает в полтора-два раза больше крови.
Чем больше по размеру животное, тем реже его пульс, медленнее дыхание и
обмен веществ. У слона пульс — 20 ударов в минуту, у быка — 25, у зайца — 200,
у мыши — 500, у землеройки — до 1000. Но у холоднокровных животных пульс
резко «отстаёт» от теплокровных: например, у лягушки — 30, у паука — 60 ударов в
минуту.
Удивительно, как сердечная мышца не устаёт при такой постоянной работе в
течение всей жизни человека? Оказывается, мышца сердца успевает отдохнуть за
доли секунды, расслабляясь между сокращениями. Но зато она неспособна, как,
например, мышцы руки, долго оставаться напряжённой.
Для сердечной мышцы характерна автоматия. Даже изъятое из организма сердце
может продолжать сокращаться. Это связано с особыми клетками в сердечной
мышце , в которых ритмично возникает возбуждение.
В принципе работа сердца гораздо проще работы большинства других органов
человека. Поэтому не прекращаются попытки создать для человека постоянно
работающее искусственное сердце. Первое такое сердце было пересажено человеку в
1982 г. в США. Он прожил с ним 112 дней. Второй больной, которому 2 года
спустя было пересажено такое сердце, прожил 620 дней.
ATE РОСКЛЕ РОЗ. Самая частая причина смерти у людей — атеросклероз. Внешние
проявления болезни: постоянные боли в ногах и сердце, головокружение,
забывчивость .
Атеросклероз — заболевание артерий. Их внутренняя поверхность очень
гладкая. Если человек неправильно питается, курит, эта гладкость нарушается
утолщениями — бляшками. Разрастаясь, они могут сузить просвет сосудов в несколько
раз. Человек заболевает атеросклерозом.
Само это слово появилось в 1904 г. А четырьмя годами позже А.И. Игнатовский
проделал следующий опыт. Он стал кормить кроликов животной пищей — мясом и
яйцами. У них быстро развился атеросклероз.
Сама эта болезнь появилась, конечно, не в XX в., а гораздо раньше.
Любопытно, что признаки атеросклероза врачи обнаружили даже у. . . Моны Лизы. На это
указывает, по их мнению, белое пятнышко между глазом и переносицей женщины,
изображённой на знаменитой картине Леонардо да Винчи.
От атеросклероза страдали ещё египетские фараоны, как показало исследование
их мумий. Но если в Египте разве что цари и высшие сановники могли позволить
себе роскошь переедания, то сегодня пища большинства людей включает слишком
много мяса, жиров, сахара. Организм слишком активно начинает вырабатывать
холестерин — вещество, необходимое для его нормальной работы, но в избытке
вредное. Холестерин и осаждается на стенках артерий в форме бляшек.
В заключение приведём очень точную французскую пословицу об атеросклерозе.
«Каждый человек, — говорят французы, — имеет возраст своих артерий».
Атеросклероз. Артерия молодого и пожилого человека.
СОСУДЫ. Сеть кровеносных сосудов человека несравненно сложнее и разветвлён-
нее сети кровеносных сосудов дождевого червя. Однако и в той, и в другой
выделяют три рода сосудов. Сжимаясь, человеческое сердце с силой вбрасывает
кровь в артерии — сосуды, по которым она течёт от сердца. Артерии прекрасно
выдерживают напор крови: у них толстые трёхслойные стенки. Средний слой —
мышечный. Приняв кровь в себя, артерии подталкивают её дальше своими мышцами.
Приложив палец к месту, где под кожей проходит артерия, можно ощутить пульс
— это с грохотом захлопываются при сокращении сердечные клапаны (о которых мы
уже говорили). Удар разносится кровью и стенками артерий по всему телу.
Диаметр самой большой, начальной артерии человека — аорты — 4 см, а скорость
движения крови в ней — полметра в секунду.
Представим снова, что мы уменьшились до размеров клетки и совершаем
путешествие по кровяному руслу. В артерии «берегов» (стенок сосуда) не видно,
слишком до них далеко. Но вот она разветвляется, ещё и ещё раз, стенки
стремительно сужаются, и вот мы уже застреваем в тончайшем сосуде — капилляре.
Скорость движения уменьшилась в тысячу раз. Расстояние между стенками здесь в
точности равно диаметру эритроцита, так что они выстраиваются друг за другом
в бесконечную очередь, где никого нельзя обогнать.
Каждая ткань человека пронизана сетью капилляров. В мышцах их особенно
много — 2 тыс. на 1 кв. мм. От любой клетки тела до ближайшего капилляра — не
больше полумиллиметра (помните «миллиметровый предел»?). У человека общая
длина капилляров — свыше 100 тыс. км, а их общая поверхность — более 6 тыс.
кв. м.
Стенки капилляров состоят из тончайшего слоя клеток. Сквозь него не могут
«проскочить» эритроциты и молекулы белков, но свободно просачивается
остальная плазма крови. Она несёт в клетки кислород, питательные вещества и
забирает оттуда отходы. Оплетая тончайшей паутиной кишечник и дыхательные органы,
капилляры впитывают из них пищу и кислород.
Омыв ткани, плазма возвращается в кровь. Если её отток нарушается почему-
либо , в этом месте возникает отёк. Отёк говорит о нездоровье организма. Точно
так же возникают водяные мозоли, заполненные бесцветной плазмой крови.
После обмена веществами с клетками капилляры начинают собираться в сосуды,
по которым кровь движется к сердцу, — вены. Здесь кровь течёт почти без
напора , медленнее, чем в артериях, и стенки вен тоньше. Вену легко можно сдавить,
у человека на руке её может перетянуть даже, например, ремешок от часов.
Представим себе, насколько это нелёгкая задача — вернуть кровь к сердцу,
например, от стопы ноги, против силы тяжести. Как это происходит? Когда мы
напрягаем мышцы ноги, они сжимают вялые стенки вен и подталкивают кровь вверх,
к сердцу. Когда мы расслабляем мышцы, кровь, казалось бы, должна течь обратно
— вниз. Но здесь природа воспользовалась уже известным нам приёмом. По всей
длине вен имеются клапаны, пропускающие кровь только в одном направлении — к
сердцу. При неподвижности ноги «затекают», кровь от них почти не движется к
сердцу. Поэтому оставаться неподвижным — занятие более утомительное, чем,
скажем, неторопливо прохаживаться. Точно так же затекают ноги при болезни —
варикозном расширении вен, когда клапаны внутри них перестают хорошо
работать . Это одна из очень древних болезней человека: её очевидные следы были
обнаружены учёными при исследовании мумии египетского фараона, умершего 3,5
тыс. лет назад.
Не случайно в Древней Греции существовала философская школа «перипатетиков»
(т. е. «прогуливающихся»), получившая своё название из-за привычки её
участников вести учёные беседы, медленно прохаживаясь. И ошибается преподаватель,
требующий от студента или школьника неподвижного «внимания». Покачивая,
например, ногой, человек помогает кровообращению, а следовательно — мышлению и
умственной работе.
Кровеносные системы рыбы, земноводного, Зверя. Красным и синим
цветом обозначены богатая и бедная кислородом кровь.
ЭВОЛЮЦИЯ КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ. Несложно устроена кровеносная система
таракана. Из единственного кровеносного сосуда — аорты — кровь через несколько
коротких «кранов»-артерий непосредственно льётся на внутренние органы
насекомого. Оттуда она постепенно собирается в околосердечную полость. Сердце
таракана имеет 12 пар щелей и, расширяясь, всасывает в себя кровь из полости.
Вытечь обратно она не может — не пропускают клапаны, и кровь проталкивается в
аорту.
Всё тело таракана кровь обегает в течение целых 25 минут — очень медленно.
1. ЗАМКНУТАЯ КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА. У таракана, как мы видим, кровеносная
система незамкнутая: кровь непосредственно омывает клетки и ткани тела.
Сходную кровеносную систему имеет большинство беспозвоночных.
Важное «изобретение», или усовершенствование природы, — замкнутая
кровеносная система. Её имеют, например, многие кольчатые черви, головоногие
моллюски, а также все позвоночные. У них кровь никогда не выходит из сосудов, если
они не повреждены.
Кровообращение дождевого червя тоже не отличается сложностью: по спинному
сосуду кровь течёт к пяти парам «сердец» в передней части тела, а от них
движется по брюшному сосуду. Дышит червь всей поверхностью тела, и в
поверхностных капиллярах кровь насыщается кислородом.
Конечно, природа не остановилась на той степени сложности кровообращения,
которую мы видим у дождевого червя. У рыб кровеносная система устроена уже
сложнее.
2. ДВУХКАМЕРНОЕ СЕРДЦЕ. Сердце рыб имеет две камеры. В предсердии
собирается кровь из вен. Сокращаясь, оно толкает кровь в желудочек. Следующим
сокращается желудочек, двигая кровь в артерии. Затем всё сердце расслабляется.
Из сердца кровь у рыб течёт к голове, где в жаберных капиллярах она
насыщается кислородом. Оттуда она течёт по всему телу. Преимущество такой системы в
том, что тело получает хорошо насыщенную кислородом кровь. Но есть и
недостаток. Как мы знаем, в капиллярах скорость движения крови резко падает. Значит,
проходя через жабры, поток крови сильно замедляется, и дальше по телу кровь
идёт весьма небыстро.
Выйдя из сердца, кровь рыб проходит через жабры и всё тело, прежде чем
возвращается обратно. Поэтому говорят, что у рыб один, телесный, или большой,
круг кровообращения.
3. ДВА КРУГА КРОВООБРАЩЕНИЯ. Следующее «изобретение» природы — малый, или
лёгочный, круг кровообращения. Потомки рыб — земноводные — выходят на сушу.
Дышат они уже не жабрами, а лёгкими (и кожей). Если бы лёгкие образовывались
на месте жабр, то сохранился бы один круг кровообращения. Но лёгкие
земноводных развились из выростов глотки. Появился малый круг: из сердца кровь
поступает в лёгкие и сразу же возвращается в сердце. Теперь по всему телу кровь
расходится под высоким, а не низким, как у рыб, давлением.
4. ТРЁХКАМЕРНОЕ СЕРДЦЕ. Появление двух кругов кровообращения привело к
усложнению строения сердца. Теперь в сердце два предсердия. Одно собирает кровь
от лёгких, другое — от остального тела. Но, к сожалению, желудочек только
один. В нём богатая кислородом кровь смешивается с кровью, бедной кислородом,
и всё тело получает такую смешанную кровь. «Скудный паёк» кислорода
пополняется только кожным дыханием земноводных.
5. ЧЕТЫРЁХКАМЕРНОЕ СЕРДЦЕ. Пресмыкающиеся через кожу не дышат. Значит, им
как-то по-другому надо улучшать свою кровеносную систему. Постепенно в
желудочке сердца начинает расти перегородка. В момент сокращения желудочка
перегородка полностью разделяет его половины, заполненные богатой и бедной
кислородом кровью. У крокодилов перегородка, наконец, дорастает до конца (хотя
кровь у них всё-таки частично смешивается). Сердце становится четырёхкамер-
ным. Такое оно у птиц и зверей.
Четырёхкамерное сердце — это фактически два насоса, работающих вместе. Один
из них толкает кровь по малому кругу, другой — по большому. Чтобы из правой
половины сердца попасть в левую, кровь должна пройти через лёгкие, а из левой
половины в правую кровь может попасть, только обойдя всё тело.
Попеременно сокращаются сначала два предсердия (у человека это занимает 0,1
секунды), затем оба желудочка (0,3 секунды), а общая пауза длится 0,4
секунды. Итого весь сердечный цикл у человека занимает 0,8 секунды.
Толщина стенки левого желудочка (10—15 мм у человека) вдвое больше толщины
стенки правого желудочка (5—8 мм) . Причина этого — в том, что правый
желудочек гонит кровь только через лёгкие, по короткому пути, а левый — через всё
тело с огромным количеством сосудов.
Теперь мы в общих чертах можем представить себе кровеносную систему во всей
её сложности. Отчасти мы можем её сравнить с системой метрополитена: где-то
«вагоны» получают ускорение, где-то замедляют ход и меняют «пассажиров». Есть
и «депо», где поддерживается постоянный запас крови: печень и селезёнка.
Спортсмены часто говорят о «втором дыхании», которое приходит после первой
усталости. Действительно, при тяжёлой мышечной работе кровяные «депо»
выбрасывают свои запасы в общий ток крови. Это и вызывает новый прилив сил.
Значительная часть — четверть всей крови — у человека постоянно омывает мозг и
кишечник. После сытного обеда кишечник отвлекает от мозга часть крови,
поэтому человека начинает клонить в сон, он соображает хуже.
Кровь соединяет всё тело воедино, её называют «зеркалом организма», не
случайно врачи по состоянию крови часто могут определить болезнь. Врач обычно
измеряет давление, под которым сердце выбрасывает кровь. Давление в плечевой
артерии здорового человека в момент сокращения желудочков сердца
(максимальное) — около 120 мм ртутного столба. А в момент паузы (минимальное) — 80 мм
ртутного столба. (Его записывают как «120/80».) Кроме измерения давления врач
послушает пульс, проведёт анализ состава крови. Из этих данных он сделает
выводы о состоянии здоровья человека.
КОСТИ ИЗ СЕРДЦА ОЛЕНЯ. Поэт Андрей Вознесенский в своих заметках о
путешествии по тундре писал: «Олени бегут, тяжко дыша, высунув языки. Сердечные
мышцы не выдержали бы долгого изнурительного бега, не вмонтируй природа
оленям кость внутри сердца». Действительно, в сердце оленей и верблюдов имеется
косточка размером в несколько сантиметров. Любопытно, что такая же косточка
есть и в сердце обычных наших коров, особенно ведущих подвижную жизнь в поле.
Но и малоподвижной, прикованной к стойлу бурёнке сердечный «скелет», хоть и
поменьше, тоже нужен. Ведь за сутки сердце дойной коровы прогоняет через вымя
17 тонн крови — иначе не будет молока!
ЧЕЛОВЕК С ДВУМЯ СЕРДЦАМИ. Житель сербского города Жаркова Рамо Османи
внешне ничем не отличается от остальных людей. Но в груди у него бьётся не одно,
а два сердца — справа и слева. По размеру они меньше нормального. Рамо
отличается большей выносливостью, чем обычные люди с единственным сердцем. Есть и
недостаток — устав, он нуждается в более длительном отдыхе.
ОСМОС
Почему лишённое воды растение теряет свою упругость, вянет, а политое водой
— расправляется? Почему при длительном нахождении в пресной воде кожа на
пальцах рук у человека припухает, а в глазах чувствуется давление? Почему,
если варить спагетти или вермишель в несолёной воде, они разбухнут и
склеятся? Но что же общего у всех перечисленных явлений? — может спросить
читатель. Оказывается, всё это частные проявления единого процесса — осмоса. В
природе, в первую очередь в живых организмах, он играет огромную роль.
Попробуем разобраться, что представляет собой осмос. Мы знаем, что если
бросить в сосуд с пресной водой горсть соли или сахара, вещество растворится
в воде и равномерно распределится по объёму жидкости. А теперь представим,
что тот же сахар мы опустили в воду в особом «мешочке». Он свободно
пропускает воду, но не пропускает растворённый сахар. Для такого опыта годится,
например, пакетик из пергамента. Зададимся вопросом, что же произойдёт?
Раз сахар не может выйти из границ мешочка, очевидно, что вода из сосуда,
«желая растворить сахар», устремится в пакетик. Он моментально расправится,
наполнится водой, увеличится в объёме. И наоборот, если мы опустим пакетик с
пресной водой в солёную воду, он быстро опустеет. Процесс, который мы
наблюдали, и есть осмос (по-гречески это означает «толчок», «давление»).
Одноклеточное существо, живущее в пресной или слабосолёной воде, вполне
можно уподобить такому «мешочку» с сахаром или солью. Окружающая вода
постоянно стремится «растворить» его. Поэтому, чтобы не лопнуть от переполнения
водой, простейшим приходится непрерывно её из себя «откачивать» специальными
«водяными насосами» — сократительными вакуолями. Пресноводных простейших
биологи сравнивают с дырявыми лодками, из которых постоянно приходится
отчерпывать воду.
По-иному выходят из положения растения. У них клетки окружены плотной
клеточной оболочкой, которая просто не позволяет им лопнуть. Она выдерживает
огромное давление изнутри — часто 5—6 атмосфер, а иногда и все 60. Растения
(как, впрочем, и остальные живые существа) приспособились использовать
явление осмоса себе во благо. Распирая изнутри каждую клетку, осмотическое
давление поддерживает растение в упругом, напряжённом состоянии. В жаркие дни,
когда воды не хватает, это давление падает — растение вянет. Благодаря осмосу
растение может двигаться, «расслабляя» или «напрягая» отдельные свои части.
Для этого ему надо лишь увеличить или уменьшить в них концентрацию
растворённых веществ. Одуванчик, например, так открывает и закрывает свои соцветия.
В отличие от клеток растений или пресноводных простейших у клеток крови
человека никакой «защиты» от чрезмерного разбухания нет. Поэтому, если
разбавить кровь дистиллированной водой, красные кровяные клетки (эритроциты)
раздуются до шаровидной формы, а затем лопнут. Кровь, не теряя цвета, станет
прозрачной — «лаковой». Чтобы этого не произошло, при необходимости
(например, при больших кровопотерях) врачи вливают в кровь так называемый
«физиологический раствор» — 0,9%-ный раствор поваренной соли. Помещённые в такой
раствор клетки человека не «съёживаются» и не набухают, а чувствуют себя
нормально .
НЕРВ
Античные мыслители полагали, что главным органом, в котором скрыта душа
человека, является сердце. Головному мозгу в их представлениях отводилась
гораздо более скромная роль. Например, древнегреческий философ Аристотель
считал , что основная задача мозга — охлаждать проходящую через него кровь.
Представления об истинной роли головного мозга и всей нервной системы в
жизни человека складывались постепенно. Учёные узнали о том, что тело
животных и человека пронизано разветвлённой сетью нервов. Во второй половине XVIII
в. итальянский учёный Гальвани обнаружил, что мышцы ног лягушки сокращаются,
если набросить на них отпрепарированный нерв. В этом опыте Гальвани
продемонстрировал, что нервы служат источником электричества, и что это электричество
заставляет мышцы сокращаться.
В начале XX в. было доказано, что нервная сеть состоит из множества
отдельных нервных клеток (нейронов). Нейроны «общаются», обмениваются информацией с
множеством своих «соседей», ближних и дальних. Кроме тела клетки, где
находится ядро, у нейрона имеется «передатчик сигналов» — длинный отросток,
именуемый аксоном, и «приёмники сигналов» — сильно разветвлённые отростки, денд-
риты. Окончания дендритов и аксонов разбросаны по всему телу. Всего у
человека свыше 25 млрд. нейронов, причём подавляющее их большинство — в головном
мозге.
Сообщения, которые может передать нейрон, весьма просты. Он может
находиться всего в двух положениях — « включённом », передающем сигнал, и
«выключенном» . Никаких промежуточных положений ему не дано, и биологи говорят, что он
работает по закону «всё или ничего»: если сравнить его с электролампой, то он
либо «вспыхивает» с максимальным напряжением, либо вовсе не «горит».
При этом импульсы нейронов зрительной системы ничем не отличаются от
импульсов нервных клеток носа, кожи или уха. Мозг воспринимает их «сообщения»
как зрительные образы только потому, что «знает», откуда они поступили.
Поэтому слабое нажатие пальцами на глаза расшифровывается мозгом как свет
(«искры в глазах»).
Получив зрительный, звуковой, осязательный и т. п. сигнал, нейрон передаёт
его в нервный центр, а оттуда после анализа сообщения посылается ответная
команда к рабочему органу. Эту цепочку биологи называют рефлекторной дугой.
Некоторые аксоны имеют гигантскую длину. «Аксон чувствительного нейрона,
находящегося в пальце жирафа и едва достигающего 0,1 мм в поперечнике,
проходит расстояние в несколько метров до своего окончания в спинном мозгу», —
пишут биологи К. Вилли и В. Детье. Пучки аксонов и составляют те нервы, которые
можно разглядеть невооружённым глазом.
ПодаНяение
Зоны коры головного мозга.
Нервные импульсы распространяются со скоростью от 0,5 до 120 м/с. 120
метров в секунду — это свыше 400 километров в час! Быстрей всего идут сигналы от
скелетных мышц, а сигналы боли — со скоростью лишь 1 м/с.
От одного нейрона к другому информация передаётся через место соединения,
называемое синапсом. Синапсы можно сравнить с «односторонним телефоном»
потому, что сигнал они передают только в одном направлении. Некоторые клетки
головного мозга имеют до 10 тыс. синапсов!
Один известный физиолог сказал, что мозг напоминает ему волшебный ткацкий
станок, на котором миллионы сверкающих челноков ткут мимолётный узор,
непрерывно меняющийся, но всегда полный смысла. Миллиарды нейронов человека
принимают и передают информацию по тысячам каналов. Можно сказать, что всё это
обеспечивает его сложное разумное поведение, богатство чувств и эмоций, —
делает человека человеком.
ТИПЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ. Наиболее древний тип нервной системы — сетевидная.
Такую нервную систему мы видим у кишечнополостных животных, например гидры.
Возбуждение «разбегается» по нервной системе гидры во всех направлениях.
Поэтому реакции её неточные, как бы приблизительные. Скажем, если уколоть её
щупальце иглой, она вся сожмётся, в то время как более развитое животное
могло бы просто отдёрнуть щупальце.
Более сложный тип нервной системы — узловая. Нервные узлы располагаются в
основном на головном конце тела животного. Узловая нервная система возникает
уже у плоских червей. Возбуждение у них передаётся уже не во все стороны, а в
определённом направлении. Это дает выигрыш в быстроте и точности ответных
реакций .
Мозг — это объединение многих слившихся нервных узлов. У млекопитающих, в
особенности у человека, развитие мозга достигает самой высокой ступени.
Насколько мозг человека, весящий в среднем 1,5 кг, отличается даже от мозга
гориллы (весом около 500 г)!
Нервные системы (слева направо): гидры (сетевидная), дождевого
червя (узловая), центральная нервная система человека.
СОН
Человек спит около трети своей жизни. И это не так уж много — хищные звери
и грызуны спят целых две трети жизни, а ленивцы и броненосцы — все четыре
пятых .
Зачем организму нужен сон? Самый простой из возможных ответов — для отдыха
мозга.
Но, как выяснили учёные, во время сна мозг не только не «выключается», но
и, наоборот, работает порой активнее, чем при бодрствовании. Даже в состоянии
глубокого сна мозг может отвечать на внешние воздействия. Иногда они
органично «вплетаются в сюжет» сновидения.
Ещё Аристотель заметил, что если к руке спящего поднести источник тепла,
человеку приснится огонь. Порой во сне люди находят ответы на вопросы,
мучившие их наяву. Дмитрий Менделеев, к примеру, во сне нашёл «ключ» к
периодической системе элементов; химик Фридрих Кекуле догадался о циклическом
строении молекулы бензола, когда ему приснилась змея, кусающая собственный
хвост.
Сон — вовсе не «уход от жизни», а особая форма работы мозга. Точного ответа
на вопрос, почему же всё-таки организмам с развитой нервной системой
необходим сон, наука до сих пор не дала. Некоторые биологи высказывают гипотезу,
что во время сна организм «переписывает» сведения из кратковременной памяти в
долговременную (см. ст. «Память»).
Человек, долго лишённый сна, начинает видеть предметы как бы в кривом
зеркале, сквозь туманную дымку. Он видит сновидения наяву. Длительное (более 10
дней) лишение сна может привести к смерти. Мировой рекорд продолжительности
бодрствования, поставленный специально для «Книги Гиннесса», составил 12
суток (288 ч).
Для некоторых людей достаточно и половинной дозы сна. Такими людьми, к
примеру, были Пётр I, Наполеон Бонапарт, Томас Эдисон.
Суточный ритм большинства людей состоит из 8 часов сна и 16 часов
бодрствования. Но такой ритм — приобретённая в течение жизни привычка. Естественный
ритм человека — чередование трёх-четырёх часов сна и такого же периода
бодрствования (как у грудных детей).
БЫСТРЫЙ И МЕДЛЕННЫЙ СОН. Мускулы спящего человека расслабляются, пульс
Замедляется, дыхание становится ровным. Такой сон учёные называют медленным. Но
вот спящий, не просыпаясь, начинает ворочаться, учащается дыхание, под
закрытыми веками заметно быстрое движение глазных яблок. Иногда человек что-то
говорит во сне. Это — быстрый, или парадоксальный, сон — стадия сновидений. У
животных при быстром сне, не открываясь, двигаются глаза, а также уши, хвост,
подёргиваются лапы.
Если разбудить человека во время парадоксального сна, он расскажет о своём
сновидении. Сновидения бывают у всех людей, но многие забывают их к моменту
утреннего пробуждения. В течение ночи у человека медленный сон 4—5 раз
сменяется быстрым. Если в течение жизни человек спит около 25 лет, то примерно 5
лет из них он видит сны.
У амфибий и рептилий сон ещё не разделён на быструю и медленную фазы. У
птиц фаза быстрого сна длится всего 5—15 секунд. А у человека, по данным
опытов, самое длинное сновидение длилось 2 ч 23 мин. Столько времени в
эксперименте непрерывно видел сны доброволец, которого до того долго лишали
возможности спать быстрым сном.
Когда подопытным кошкам не давали видеть сны, не мешая в то же время спать,
в состоянии бодрствования у них возникали галлюцинации — они могли погнаться
за несуществующим предметом. Галлюцинации возникали и у людей. При этом
ухудшалась память. Есть предположение, что во время быстрого сна, в сновидении,
человек как бы «проигрывает» для себя реальные жизненные ситуации, закрепляя
их в памяти. Точно так же во время игры ребёнок откладывает в своей памяти
сведения о реальной жизни. У детей до 10—15 лет доля быстрого сна гораздо
больше, чем у взрослых. А новорождённые спят исключительно «быстрым» сном.
СОН ЖИВОТНЫХ. Спящее животное или человек — лёгкая добыча для врагов. Но
если человек за всю длительную историю цивилизации обеспечил себе право
«спать спокойно», в безопасности и удобстве, то о большинстве животных этого
сказать нельзя.
Спокойно спать могут, пожалуй, только крупные хищники, которым бояться
некого. Стадные животные спят поочерёдно, выставляя «часовых». Птицы, например,
обычно спят стоя, обхватив ветки пальцами лап. Почему, расслабившись, они не
падают вниз? Оказывается, расслабленная птичья лапа, наоборот, крепко сжимает
пальцы. На ветках, бывает, находят даже мёртвых птиц, чьи пальцы крепко
сжаты . Температура тела птиц во время сна падает порой в два раза. Защищаясь от
холода, они распушают перья, засовывают голову под крыло, а некоторые стрижи
собираются в большой шар. Тюлени часто спят под водой. При этом каждые пять
минут они, не открывая глаз и не просыпаясь, всплывают к поверхности, чтобы
набрать воздуха в лёгкие. Осы во сне часто цепляются жвалами за край листа
или травинку и спят в таком «висячем» состоянии. Муравьи после сна
«потягиваются», совсем как пробудившиеся люди.
Интересно протекает сон у дельфинов. Оказывается, у них поочерёдно спит то
правое, то левое полушарие мозга! Благодаря этому дельфины не перестают
двигаться круглые сутки и могут время от времени всплывать для дыхания.
ЛЕТАРГИЯ. Длительный сон у человека, продолжающийся несколько дней или ме-
сяцев, называется летаргией. Это болезненное состояние возникает у людей в
результате различных заболеваний. Самая долгая летаргия отмечена у Надежды
Лебединой. В 1954 г. после семейной ссоры 34-летняя Надежда заснула и
проснулась только в 1974 г., проспав два десятилетия.
СНОВИДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ. Животные, как и человек, тоже видят сновидения. У
спящих собак, например, часто можно заметить беспокойное подёргивание лап,
взлаивание.
Долгое время казалось, что, несмотря на разнообразные догадки, людям
никогда не удастся узнать точно, что же снится животным. Первым «увидеть»
сновидения животных удалось французскому биологу Мишелю Жуве в 1979 г. Во сне мы
часто видим собственное движение, бег, какие-либо действия, но в реальности в
это время почти неподвижны. Команды, которые мозг даёт мышцам, блокируются
особым его участком. Жуве удалось «отключить» эту блокировку у кошек, с
которыми он проводил опыты. Говоря иначе, он сделал кошек «лунатиками». Во время
медленного сна животные оставались неподвижными. Но вот начиналась «быстрая»
фаза. Кошка вставала, описывала круги, следя за несуществующей жертвой,
подкрадывалась, бросалась на неё, кусая и хватая когтями. На реальных мышей при
этом она не реагировала. Кошка могла «вступать в драку» с каким-то «сильным
врагом», лакать что-то из воображаемого блюдца.
ПАМЯТЬ
Древнегреческий философ Аристотель сравнивал память с табличкой, покрытой
воском (на таких табличках писали древние греки и римляне). Стоит приложить к
табличке перстень — на воске останется его отпечаток. Память человека — целый
склад, библиотека этих «восковых табличек», хранящих его мысли и впечатления.
Если воск сглаживается — человек забывает записанное.
Античные учёные, конечно, не задавались вопросом, что собой в реальности
представляют «восковые таблички» памяти, и ограничивались умозрительными
рассуждениями. Но и современные биологи не знают пока точного ответа на этот
вопрос.
Споры биологов о природе памяти шли в основном вокруг такого вопроса:
насколько крупными «буквами» записаны в мозгу хранящиеся в памяти сведения.
Конечно, речь идёт не о настоящих буквах, и их невозможно прочесть с помощью
лупы или микроскопа. Но ведь точки и тире азбуки Морзе тоже нельзя назвать
буквами, а с их помощью можно передать любой текст.
Одни утверждали, что этими «буквами» являются сами нервные клетки. В мозгу
их около 10 миллиардов! Столько букв содержится в нескольких тысячах таких
томов, как этот. Но всё-таки, возражали другие учёные, вряд ли целесообразно
всю заложенную в мозгу информацию записывать в виде цепочек нервных клеток,
несмотря на их астрономическое количество.
Да и память некоторых людей огромна. К примеру, в некоторых странах уже
много лет проводятся соревнования на лучшую память: кто выучит больше знаков
числа «пи». В 1987 г. рекорд установил один житель Японии, назвавший по
памяти 40 тыс. знаков.
В 50-х гг. XX в. учёные выдвинули предположение, что «буквы» и «слова»,
которыми записаны сведения, содержащиеся в памяти, гораздо меньше клеток и
представляют собой молекулы. Такая «библиотека» была бы невероятно компактна,
и ничего невозможного здесь нет — ведь умещается полное описание организма
человека в ядре одной-единственной клетки!
В некоторых случаях потери памяти (амнезии) человек прекрасно и в деталях
помнит события полувековой давности, но забывает то, что произошло минуту
назад. Из этого и других наблюдений биологи сделали вывод, что есть два вида
памяти: долговременная и кратковременная. Кратковременная память легко
стирается электрошоком, а также при удушье, сотрясении мозга. Долговременная
память более устойчива. Когда человек получает информацию или перерабатывает
её, в его мозгу возникают электрические импульсы. В кратковременной памяти,
по предположениям учёных, они записываются при помощи «азбуки» нервных
клеток, а в долговременной — при помощи «азбуки» молекул. То, что долговременная
память невозможна без создания молекул белка (см. ст. «Белки»), учёные
доказали с помощью такого эксперимента. Мышам давали вещество, подавляющее у них
синтез белков. После этого у них вырабатывали какой-либо условный рефлекс (к
примеру, если зверьки заходили в темноту, их ожидал лёгкий удар электротока).
Мыши «обучались» как обычно, но через пару дней не помнили ничего из
выученного !
В ряде опытов (хотя другие учёные оспаривают чистоту этих экспериментов) с
червями, крысами, птицами биологам удавалось перенести рефлексы одного
животного другому, необученному, вводя в его мозг вещество из мозга первого.
РЕГЕНЕРАЦИЯ
В одном из произведений польского писателя Станислава Лема его герою,
обитателю далёкой фантастической планеты, врач прописал от насморка радикальное
средство — отсечение носа. У жителей этой планеты, поясняет писатель, нос
растёт постоянно, как волосы или ногти у людей.
Точно так же постоянно стачиваются и вырастают вновь зубы у зайцев и
грызунов, восстанавливаются перья у птиц после линьки. Это явление называется
регенерацией, что по-латыни значит «возрождение».
Особенно хорошо развита способность к регенерации у растений. Из одной-
единственной растительной клетки часто может восстановиться целый организм,
не говоря уж о всем известной способности листа или кусочка стебля
«укореняться» .
Чем сложнее устроено животное, тем труднее ему отращивать утраченный орган.
Например, живую губку — одно из самых простых многоклеточных — можно без
особого для неё вреда процедить сквозь сито. Процеженные разрозненные клетки
сумеют собраться в десятки маленьких губок.
СИММЕТРИЯ ЖИВОТНЫХ И РЕГЕНЕРАЦИЯ. Способность к регенерации зависит и от
типа симметрии животного. У многоклеточных животных встречаются два основных
типа симметрии: лучевая и двусторонняя. Лучевую симметрию мы видим у медуз,
кораллов, актиний, морских звёзд. Если вращать их вокруг собственной оси, они
несколько раз «совместятся сами с собой». У большинства многоклеточных (у
человека в том числе) другой тип симметрии — двусторонняя. Левая половина их
тела — это как бы «отражённая в зеркале правая». Если отрезать у морской
звезды любое из пяти щупалец, оно сумеет восстановить всю звезду. А плоский
червь планария имеет двустороннюю симметрию. Если разрезать его вдоль оси
тела или поперёк, из обеих половинок вырастут новые черви. Если же измельчить
планарию как-нибудь иначе — скорее всего ничего не выйдет.
У членистоногих способность к регенерации уже гораздо слабее, чем у морских
звёзд, медуз или кораллов. Отращивать потерянные членики тела они не могут —
только конечности и органы чувств. Любопытно, что иногда регенерация
«ошибается» , и на месте утраченного глаза вырастает клешня или антенна.
Ещё меньше эта способность у позвоночных. У рыб органы чувств уже не
восстанавливаются — только плавники и жаберные крышки.
Впрочем, у произошедших от них тритонов и саламандр глаза могут
регенерировать, как и конечности. Хорошо знакомо всем самоотбрасывание (аутотомия)
хвоста у ящериц в момент опасности. Извивающийся хвост отвлекает внимание хищни-
ка, в то время как ящерица спасается бегством. Постепенно хвост отрастает
вновь. Бывает, что животные даже сами откусывают, отгрызают себе повреждённые
конечности, после чего на их месте восстанавливаются новые. Если ранка быстро
зажила — регенерация может не пойти. С другой стороны, если на месте
утраченной конечности образовалось несколько ранок, могут отрасти три лапы, два
хвоста ит. д.
Звери умеют восстанавливать только покровы тела и частично — внутренние
органы. Отдельные исследователи сообщают, что в условиях эксперимента,
«растравливая» слабым электротоком ранку, им удалось добиться регенерации
конечностей у некоторых зверей. Быть может, когда-нибудь и люди, потерявшие руку
или ногу, вместо того чтобы обходиться всю жизнь протезом, смогут с помощью
медицины просто восстанавливать утраченную конечность?
ПЕРЕСАДКА ОРГАНОВ
3 декабря 1967 г. мир облетела сенсационная новость: в больнице г.
Кейптауна (Южно-Африканская Республика) профессором Кристианом Барнардом впервые
произведена пересадка человеческого сердца. «Человек с чужим сердцем» — Луис
Вашканский — прожил после этой операции 18 дней. Мировая печать стала горячо
обсуждать медицинские, моральные, юридические вопросы, связанные с пересадкой
органов. Сейчас сообщение о пересадке сердца уже мало кого удивляет.
Некоторые из оперированных сумели прожить с донорским сердцем более двух десятков
лет. Одна американка с пересаженным сердцем даже благополучно родила в 1984
г. здорового ребёнка. Большинство стран мира уже изменили свои законы в
отношении юридического понятия смерти и связывают теперь смерть человека не с
остановкой сердца, а с необратимым прекращением работы мозга. (А Барнарда
упрекали первоначально в убийстве донора.)
Главная проблема пересадки органов заключается в том, что организм человека
начинает отторгать пересаженный орган, воспринимая его как нечто враждебное,
подлежащее уничтожению. Поэтому, когда это возможно, предпочтительна
пересадка от близких родственников.
Особенно широкое распространение получила операция по пересадке почки.
Отдельные пациенты после этой операции живут уже более 20 лет. Количество
имеющихся донорских почек постоянно отстаёт от потребности в них: на каждый
миллион человек ежегодно появляется около 70 людей, нуждающихся в пересадке.
В 1986 году в г. Кембридже (Великобритания) человеку впервые были
пересажены сердце, печень и лёгкие одновременно.
Регенерация морской звезды из одного отрезанного луча.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
В 1887 г. американский биолог Стефен Форбс записал такое наблюдение: «Озеро
образует небольшой замкнутый мирок, в котором в полную силу разворачиваются
все жизненные события. И если, например, кому-то потребовалось изучить
чёрного окуня, то нельзя ограничиваться исследованием только самого этого вида».
Сегодня мы назвали бы такой «мирок», будь то озеро, лесной массив или
просто домашний аквариум, экосистемой (само понятие появилось в 1935 г.). Ни
один биологический вид не может существовать вне экосистемы, без связи с
другими видами и неживой природой.
Экосистема должна постоянно получать энергию извне. Большинство экосистем
Земли можно сравнить с «солнечными фабриками», работающими на энергии
световых лучей.
Но в отличие от настоящих фабрик «отходы» в экосистемах обычно идут в дело
и перерабатываются. (Хотя иногда может происходить накопление каких-то
веществ — так накапливается торф в сфагновых болотах.)
Как это достигается? Производители (обычно это зелёные растения) создают
органические вещества из «сырья» — минеральных солей, воды и углекислого
газа . За их счёт живут потребители живого органического вещества — травоядные и
плотоядные животные. Наконец, разрушители органического вещества (грибы,
бактерии) завершают круговорот, поставляя «сырьё» для растений.
Если подсчитать вес всех живых существ на Земле, выяснится, что около 99%
этого веса приходится на долю производителей — зелёных растений.
Все обитатели экосистемы находятся в сложной взаимосвязи друг с другом.
Причём связь эта часто неочевидна. Понятно, что хищник погибнет, если не
станет жертв. А как себя будет чувствовать жертва без хищника? В Самарском
водохранилище исчезновение щук привело к снижению поголовья... леща. Казалось бы,
в отсутствие своего врага лещ, наоборот, должен был лучше плодиться. Но,
оказывается, некому стало уничтожать больных и слабых особей. В результате
ослабела и вся популяция лещей водохранилища.
Ни за какую «верёвочку» невозможно «дёрнуть» в экосистеме, чтобы это не
повлекло за собой далеко идущих, а часто катастрофических последствий. Об этом
свидетельствует следующий случай, о котором рассказывают американские биологи
Памела Кемп и Карен Арме.
В 50-х гг. XX в. в Индонезии попытались бороться с малярией, уничтожая
малярийных комаров. Джунгли опрыскали ДДТ (вещество, ядовитое для насекомых и
использовавшееся для их уничтожения). Комары, как и ожидалось, погибли. Но
другие насекомые (например, тараканы) выжили, хотя и сделались вялыми.
Ящерицы поедали их в огромном количестве. Попав в организмы ящериц, ДДТ вызвал у
них нервные расстройства, благодаря чему они стали лёгкой добычей кошек. В
конце концов, ящерицы погибали, как и поедавшие их кошки.
Массовое вымирание кошек и ящериц привело к двум результатам. Во-первых,
невероятно расплодились гусеницы, на которых прежде охотились ящерицы.
Гусеницы объедали тростниковые крыши домов местных жителей, и крыши обваливались.
Во-вторых, в отсутствие кошек из джунглей в посёлки пришли полчища крыс —
разносчиков чумы. Чтобы не допустить эпидемии чумы, пришлось прекратить
борьбу с малярией и сбросить на парашютах в джунгли большое количество кошек.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША. Каждый организм, чтобы выжить, должен «изобрести» для
себя свой собственный, недоступный для других, способ пропитания, занять своё
особое место в экосистеме. Такую «профессию» живого организма называют
экологической нишей. Два разных вида, живущие в одном и том же месте, не могут
иметь одну и ту же «профессию» (т. е. в точности совпадающие способы
добывания пищи) , или, как говорят биологи, не могут занимать одну и ту же нишу. В
противном случае между ними возникает жестокая конкуренция, я обычно один из
них вытесняется другим.
В самых разных частях света в степях, на лугах, в зарослях низкого
кустарника можно, например, встретить травоядных зверей. Все они могут быстро
передвигаться. Но в Австралии это будут кенгуру, в Северной Америке — бизоны, в
Африке — антилопы.
Животные, имеющие одинаковые способы пропитания, как правило, похожи друг
на друга. Близкие «профессии» формируют сходный облик. Крот, златокрот и
сумчатый крот весьма друг на друга похожи, хотя родство у них отдалённое. Зато
экологические ниши — сходные.
В Австралии сумчатые заполнили те же экологические ниши, которые на
остальных континентах заняли представители других отрядов зверей. Копытных заменили
кенгуру, хищников — сумчатые волки и куницы, ленивцев — коалы, муравьедов —
сумчатые муравьеды, и т. д.
Животные, занимающие экологическую нишу дятла в тех местах, где
дятлы отсутствуют.
1. Один из галапагосских вьюрков, добывающий насекомых из-под
древесной коры при помощи кактусовой колючки.
2. Одна из гавайских цветочниц, у которой в процессе эволюции
развился клюв, сходный с клювом дятла.
3. Полосатый поссум с Новой Гвинеи.
4. Руконожка ай-ай — примат с Мадагаскара. Оба этих
млекопитающих благодаря развитию удлинённых пальцев на передних
конечностях могут извлекать из деревьев личинок насекомых.
(По книге Э. Майра и др. «Эволюция».)
Конвергенция. Сходство в строении между неродственными
млекопитающими Африки и Южной Америки: гиппопотам и капибара; оленёк и
пака; карликовая антилопа и агути.
Сумчатый крот (вверху) и обыкновенный крот. Роющий образ жизни
сделал похожими два неродственных вида.
МИГРАЦИЯ. «Около трёх часов дня стадо бизонов в десять или двенадцать тысяч
голов преградило дорогу. Паровоз был, в конце концов, вынужден остановиться
перед плотной массой животных. Бизоны двигались спокойным шагом, издавая по
временам громкое мычанье. Никакая плотина не смогла бы сдержать этот живой
поток. . . .В то время как последние ряды бизонов всё ещё пересекали рельсы,
первые уже скрылись за горизонтом» (Жюль Берн, «Вокруг света в 80 дней»).
Пожалуй, трудно отыскать в живой природе более величественные и масштабные
зрелища, чем миграции. Перелёты птичьих стай на зимовку в тёплые края,
путешествия североамериканской бабочки монарха на зимовку в Центральную Америку;
катастрофические нашествия саранчи, стаи которой заслоняют солнце; кочевья
стад копытных в поисках новых пастбищ — всё это примеры миграций.
Южноафриканские антилопы во время миграций движутся настолько плотными стадами, что
если лев попадает в их массу, то он не может вырваться, несмотря на самые
яростные усилия.
Миграции вызываются различными причинами. Часто с помощью миграции решается
проблема «перенаселённости» той или иной области каким-либо видом. К примеру,
когда на одном растении скапливается слишком много тлей, у большей части
особей вырастают отсутствующие обычно крылья, после чего эти тли мигрируют на
другие растения. Когда численность стаи саранчи превышает определённый
предел, из яиц вылупляется и развивается «походное» поколение с длинными
крыльями. Достигнув зрелости, переселенцы поднимаются в воздух и летят в
непредсказуемом направлении на верную гибель, опустошая местность, которую они
посетят, но не оставляя потомства. Рой саранчи, наблюдавшийся в США в 1875 г.,
насчитывал более 12 триллионов насекомых, а общий вес его, по подсчётам,
достигал 25 млн. тонн.
Сходные явления можно наблюдать и у некоторых позвоночных. Миграции горных
леммингов (полярных пеструшек) озадачивали многих натуралистов, даже таких
известных, как Карл Линней. «Они переплывают широкие озёра, а подойдя к
лодке, прыгают в неё и с другой стороны бросаются снова в воду. Хотя каждый
лемминг не больше мыши, в массе они перегружают лодку так, что она идёт ко дну.
Они не страшатся бушующей реки и бросаются в неё, хотя при этом им нередко
приходится поплатиться жизнью. ...По морю носятся массы утонувших, и большие
пространства берегов покрыты ими», — рассказывает натуралист Мартине о
странствиях и массовых «самоубийствах» пеструшек. Считалось, что в леммингов
вселяется злой дух. Заметим, что не во время миграции лемминги ведут весьма
скрытный, уединённый образ жизни.
Часто причина миграции — нехватка пищи в зимнее время. Всем известны
сезонные миграции — кочевья и дальние перелёты птиц, миграции огромных стай рыб
(например, сельди).
Рекордсменами по дальности путешествий, вероятно, являются полярные крачки,
которые выводят птенцов летом на берегах Северного Ледовитого океана, а
затем, когда лето наступает в Южном полушарии, отправляются к берегам
Антарктиды. Кстати говоря, есть птицы, совершающие свои миграции... пешком.
Ещё один вид миграций связан с размножением. С удивительным упорством
преодолевая все преграды, пороги и мелководья, идут на нерест в верховья рек
лососёвые рыбы. Их предки жили в реках, куда они теперь возвращаются только
отложить икру. После нереста течение снесёт тела обессиленных, умирающих рыб
обратно к морю. А пресноводные угри, напротив, уходят метать икру в
Атлантический океан, в Саргассово море, за тысячи километров от своего постоянного
местообитания.
ЦЕПИ ПИТАНИЯ. В 1953 г. в одном японском селении люди начали болеть какой-
то непонятной болезнью. Она поражала нервную систему: у больных нарушалась
координация движений, они теряли слух, зрение, рассудок.
Врачи поставили диагноз: отравление ртутью. Но откуда взялась эта ртуть?
Правда, посёлок находился рядом с морским заливом, куда химический завод
сбрасывал свои отходы, в том числе и ртуть. Но содержание ртути в морской
воде было ничтожным.
Чтобы объяснить причины этого происшествия, начать придётся несколько
издалека. Мы знаем, что в природе почти нет живых существ, которые сами не
поедали бы других или не служили кому-либо пищей.
Растения служат пищей для множества насекомых. Насекомые — основная добыча
лягушек. Лягушки — излюбленная пища для некоторых змей, например ужей. Змеями
питается орёл-змееяд. У хищника нет заметных крупных врагов, но ему не дают
покоя клещи и прочие паразиты.
Перечисленные животные составляют «звенья» (уровни) одной пищевой цепи.
Первый уровень в любой такой цепи, как правило, — зелёные растения.
В этой цепи не может быть бесконечного числа уровней. Дело в том, что на
каждом следующем уровне биомасса уменьшается в десятки раз. Из 1000 кг расте-
ний лось сможет «построить» 100 кг своего тела. А тигру, чтобы увеличить
массу тела на 10 кг, требуется 100 кг лосиного мяса. Поэтому в пищевых цепях
обычно только 3—4 уровня. Закономерность эта называется экологической
пирамидой. Каждая следующая «ступенька» пирамиды гораздо меньше предыдущей.
Особенно длинны часто бывают паразитические цепи питания. В теле гусениц
паразитируют личинки мух, в личинках мух — черви-нематоды, в червях —
бактерии, а в бактериях — вирусы.
Натуралистами открыты
У паразитов паразиты,
И произвёл переполох
Тот факт, что блохи есть у блох.
И обнаружил микроскоп,
Что на клопе бывает клоп,
Питающийся паразитом,
На нём другой, ad infinitum1
— такие ироничные строки сочинил в начале XVIII в. английский писатель
Джонатан Свифт. Но, как мы теперь видим, всё-таки не «до бесконечности». И
паразитическая цепь где-то заканчивается.
Экологическая пирамида (по книге К. Вилли и В. Детье «Биология»).
Цифры справа показывают соотношение биомассы различных уровней
пищевой цепи.
До бесконечности. — Прим. ред.
Вершиной многих цепей питания является человек2. Чем выше плотность
населения какой-либо страны, тем короче здесь основная пищевая цепочка, т. е. людям
приходится питаться преимущественно растительной пищей. Пища жителей Китая
или Индии — преимущественно вегетарианская. В пищевом рационе населения стран
Европы и Америки доля мяса и рыбы значительно больше.
Вернёмся теперь к случаю в японской деревне. Что же произошло? Оказывается,
ртуть, как и многие другие ядовитые продукты, может накапливаться в цепях
питания от уровня к уровню. Содержание ртути неуклонно нарастает в пищевой цепи
от бактерий и водорослей до рыб. Выше всего содержание ртути, как нетрудно
догадаться, в организмах рыб-хищников: акул, щук, тунцов. Ртуть, выброшенная
в водоём, в конце концов, «собранная по крупинке», вместе с выловленной рыбой
оказывается на столе человека. Так и попала она в пищу жителей японской
деревушки .
Вредные вещества, где бы и когда бы они ни были выброшены человеком в
природу, пройдя по цепям питания, очень часто никуда не «исчезают», а
«возвращаются» и бьют рикошетом по здоровью людей.
Во многих странах, где в пищу употребляют морских моллюсков, рыбаки издавна
руководствуются правилом: в те месяцы, название которых не содержит буквы
«р», моллюсков не ловят. В это время они в пищу не годятся. На первый взгляд
правило таинственное и почти мистическое. Но всё объясняется просто.
В тёплые месяцы (а в северном полушарии это как раз и есть месяцы без «р» в
названии) в морской воде обычно обильно размножаются одноклеточные жгутиковые
— ночесветки (см. ст. «Простейшие»). Они содержат ядовитое для человека
вещество. Поедающие ночесветок моллюски тоже накапливают это вещество, и
употреблять их в пищу в это время опасно.
ОХРАНА ПРИРОДЫ. Герои сказки Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране Чудес»
Шляпочник и Мартовский Заяц, как известно, непрерывно были заняты чаепитием. Когда
же посуда становилась грязной, они не мыли её, а просто пересаживались на
другое место.
«— А что же будет, когда вы дойдёте до конца? — осмелилась спросить Алиса.
— Не пора ли нам переменить тему? — предложил Мартовский Заяц».
Этот диалог приводит в одной из своих книг основатель кибернетики,
американский учёный Норберт Винер, говоря об использовании природы человеком,
ограниченности её ресурсов.
Человек начал изменять окружающую среду десятки тысяч лет назад. По мнению
некоторых учёных, одним из первых видов, истреблённых человеком, был мамонт.
Кроме человека, у косматого великана не было серьёзных врагов. По подсчётам
учёных, на территории Европы могло когда-то прокормиться около полумиллиона
мамонтов. Учитывая размах охоты на этого зверя, можно предположить, что его
полное истребление было для человека делом одной-двух тысяч лет. Хотя другие
учёные убеждены, что мамонта сгубил всё-таки не человек, а изменения климата.
Истребление некоторых видов животных — например, гигантского оленя,
шерстистого носорога — стало, вероятно, первым значительным воздействием, которое
человек, ещё не знавший земледелия, смог оказать на природу. Список
уничтоженных человеком видов пополнялся на протяжении всей истории человечества и
продолжает увеличиваться в наше время. За последние три столетия с лица Земли
навсегда исчезли млекопитающие 36 видов и птицы 94 видов. (Количество
истреблённых видов беспозвоночных и растений плохо поддаётся оценке и исчисляется
2 Это Заблуждение. Человека, как и других животных и растений, после гибели употребляют
черви , грибы и микроорганизмы. Иногда при жизни. Пирамида питания на самом деле образует круг.
тысячами.)
Охота первобытных людей на мамонта3.
Среди исчезнувших видов — дронт, сумчатый волк, морская стеллерова корова,
африканская зебра квагга, тур, бескрылая гагарка, странствующий голубь. В
Нью-Йоркском зоопарке было устроено даже специальное символическое «кладбище»
истреблённых человеком видов. На «кладбище» установили 200 надгробных камней
с названиями видов животных, вымерших за последние 400 лет. По подсчётам
учёных Королевского ботанического сада Великобритании, к 2050 г. исчезнут ещё
около 20 тыс. видов растений.
Английский писатель-натуралист Джералд Даррелл замечал по этому поводу: «О
крупных животных ещё пекутся: они важны для туризма или коммерции. Но в
разных концах света есть немало очень интересных мелких млекопитающих, птиц и
рептилий, которых почти не охраняют, так как от них ни мяса, ни меха. И
туристам они не нужны, тем подавай львов и носорогов. Большинство мелких видов —
представители островной фауны, ареал (область обитания) у них совсем
маленький . Малейшее покушение на этот ареал — и они могут исчезнуть навсегда.
Достаточно завезти на остров, скажем, несколько крыс или свиней, и через год
какого-то вида уже не будет».
Когда из охотника и собирателя человек превратился в земледельца, степень
его воздействия на природу многократно возросла. Он стал активно сжигать и
вырубать леса, распахивая землю под посевы, удобряя поля золой деревьев или
используя древесину для строительства.
Столетиями существовал особый промысел — поиск строевого (мачтового) леса.
В России при Петре I нашедшему мачтовый лес полагалась награда — 2 рубля
3 Мамонт жил в довольно холодном климате, а на картине явно обитатели тропиков.
(стоимость трёх коров). По всей Европе самые высокие и крепкие деревья шли
под топоры дровосеков. Происходил целенаправленный «отрицательный отбор»:
леса вырождались. Для строительства испанской «Непобедимой армады» было
вырублено 500 тыс. лучших вековых дубов. Интересно, что в России одновременно с
массовыми вырубками леса для военного флота при Петре I были изданы весьма
жёсткие законы, направленные против самовольной порубки. Порубщикам грозили
наказание кнутом, вырывание ноздрей, штраф (за дуб, например, 15 рублей).
Современники рассказывали, что Пётр I, заметив неэкономное устройство печи в
какой-то пивоварне, повелел её переделать. «Ты видишь только то, что у тебя
под носом, — сказал он хозяину пивоварни, — что около Петербурга ныне лесу
много и дрова дёшевы, а не рассуждаешь, что без бережи и самые большие леса
истребиться могут в краткое время».
За последние 100 лет площадь лесов на Земле сократилась вдвое. Каждую
минуту в мире вырубается около 20 га леса. Ежегодно уничтожается площадь
тропического леса, равная почти всей площади Великобритании.
Погибают леса и от пожаров. Сейчас причина 80% лесных пожаров — незатушен-
ный окурок или непогашенный костёр. Только 20% пожаров возникает от удара
молнии, самовозгорания высохшего мха и т. д.
Но вот что примечательно. В Швеции за последнее столетие площадь лесов
удвоилась . И ничего удивительного в этом нет: в пересчёте на каждого жителя
Швеции здесь сажают около 50 деревьев в год. В Англии с помощью лесопосадок
всего за одно десятилетие — с 1970 по 1980 г. — площадь лесов также удалось
увеличить вдвое.
С развитием современной промышленности воздействие человека на природу
стало по-настоящему всеохватывающим. В кадрах кинохроники 30—50-х гг. XX в.
часто можно видеть панораму дымящих труб, которая должна была служить символом
цивилизации.
Между тем ещё в 1309 г. индеец по имени Пульча Кито, житель Теночтитлана,
был осуждён за то, что прямо в черте города выжигал древесный уголь. «Никому
не позволено отравлять дымом городской воздух!» — решили судьи, вынося
суровый приговор: смертную казнь. Жители современного Мехико, расположенного на
месте древнего Теночтитлана, могли бы горько посмеяться над наивностью (или
предусмотрительностью?) ацтекских судей. Воздух Мехико ныне до предела
насыщен всевозможными вредными выбросами.
В пересчёте на каждого жителя Земли в атмосферу планеты ежегодно
выбрасывается 30 т двуокиси серы, 200 кг соединений свинца, 50 т пыли.
Литр нефти способен отравить миллион тонн воды. Только танкеры, перевозящие
нефть, ежегодно сбрасывают в Мировой океан 1,5 млн. тонн нефти. И это лишь
седьмая часть ежегодного сброса нефти в океан. Морские водоросли поставляют
обитателям Земли две трети кислорода, который необходим для дыхания.
Растекаясь по поверхности воды морей и океанов, нефть покрывает её радужной плёнкой
и нарушает процесс поступления кислорода. Нефть — самый мощный, но не
единственный источник загрязнения океана.
Наряду с разнообразными ядовитыми стоками небезобиден и пластиковый мусор,
попадающий в Мировой океан. Сколько плавающего вредного мусора невольно
процеживают из воды и проглатывают усатые киты, питающиеся мелкими обитателями
моря! Одна из причин вымирания морских черепах, поедающих медуз, —
пластиковые пакеты. Принимая их за свою добычу, черепахи набивают пакетами желудок
и погибают.
Зачастую воздействие человека на природу не сразу заметно. Ясно, например,
что свинцовая дробь, выпущенная, скажем, в дикую утку и попавшая в цель,
принесёт природе некоторый ущерб. Но вот дробь, не попавшая в цель и
рассеявшаяся по округе, принесёт гораздо больший ущерб — а это, к сожалению, далеко не
для всех очевидно. Проглоченная птицами, которые постоянно ищут мелкие камеш-
ки для перетирания пищи в зобу, она может привести к их отравлению и смерти.
В США, оказывается, ежегодно от свинцового отравления гибнут несколько
миллионов птиц. К такому же печальному результату приводит использование
свинцовых грузил. В английских водоёмах, к примеру, каждый год теряется около 250
т грузил. По подсчётам учёных, от пятой части до половины поголовья уток в
разных странах находится в той или иной стадии свинцового отравления.
Конечно, живая природа стремится «приспособиться» к воздействию человека. К
примеру, первое время после проведения телеграфных линий медведи забирались
на телеграфные столбы в поисках мёда, принимая шум проводов за жужжание пчёл.
Дятлам в этом шуме тоже чудилось жужжание насекомых, и они долбили столбы в
поисках пищи. Но потом животные «привыкли» к телеграфным столбам и перестали
обращать на них внимание.
Однако у живой природы есть определённый предел «приспособляемости». В
ответ на бездумное её «покорение» она начинает отвечать человеку жестокими и
часто непредсказуемыми ударами. Ведь человек — не «чужеродный элемент», со
стороны влияющий на остальную природу, а её неотъемлемая часть. Один из
примеров воздействия на природу, «рикошетом» ударившего по человеку, —
применение ядохимикатов для защиты растений.
Уничтожая вредных насекомых, ядохимикаты обеспечили увеличение урожая. Но
они стали попадать и в пищу человека, приводя к отравлениям, болезням. Что же
касается вредителей, то они постепенно сумели приспособиться к ядам. Уже у
более 500 видов вредных насекомых обнаружена устойчивость к какому-либо
ядохимикату, а некоторые (около десятка видов), в том числе знаменитый
картофельный вредитель — колорадский жук, на сегодняшний день приобрели
устойчивость почти ко всем ядохимикатам.
Сейчас уже стало очевидно, что, воздействуя на живую природу, мы
воздействуем в конечном счёте на самих себя. И защита природных сообществ, исчезающих
видов, борьба с загрязнением окружающей среды — это и защита человека.
РАЗЛИВ НЕФТИ И МОРСКИЕ ПТИЦЫ. Постоянные утечки нефти из повреждённых
танкеров приводят к массовой гибели морских птиц, оперение которых облепливает
нефть.
В США уже несколько десятилетий действует специальный центр по спасению
птиц в случае разлива нефти. Добровольцы отлавливают измазанных в нефти
пернатых и по 10—15 раз моют их в ванне с мыльным раствором. Отмытых от налипшей
нефти птиц возвращают в природу. Один из штатных сотрудников центра
рассказывал о спасении небольшой птицы — крапивника, попавшего в нефтяной плен: «Его
сердечко громко стучало от страха, когда его брали в руки. Мы боялись, что он
этого не выдержит. Но он выжил. Когда его выпустили, он взлетел на высокую
ветку и принялся хрипло кричать. Не думаю, что он благодарил нас, скорее
ругался . Но всё равно его крик был прекрасен».
КРАСНАЯ КНИГА. С 1948 г. Международный союз охраны природы начал
целенаправленную работу по сбору данных о редких и исчезающих видах животных. В
1966 г. собранные данные были опубликованы под названием «Красная книга
фактов». (Данные Красной книги периодически обновляются.)
Сюда были внесены исчезающие и редкие животные, разделённые на четыре
категории: исчезающие виды (1 категория), редкие, сокращающиеся виды и виды,
степень угрозы для которых точно не установлена. Позднее добавилась ещё одна
категория: виды, которым угрожало исчезновение, но опасность для которых
миновала .
Конечно, самого издания Красной книги для успешной охраны редких видов
недостаточно. Красный цвет книги — сигнал опасности. Количество «зелёных
страниц», куда заносятся виды, выведенные из-под угрозы истребления, — один из
реальных показателей улучшений в деле защиты природы.
ФЕРМА. ПО РАЗВЕДЕНИЮ БАБОЧЕК. Среди насекомых, внесённых в Красную книгу,
большинство составляют бабочки. Одна английская ферма с 1981 г. занялась
исключительно сохранением и разведением редких видов насекомых, в первую
очередь — бабочек. Здесь живёт около 400 видов бабочек.
ГЕНЕТИКА И
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ
ИНФОРМАЦИЯ
Вероятно, ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство
бывает обычно похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать,
например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый
высокий урожай.
Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло
отражение даже в пословицах, например: «От худого семени не жди доброго племени».
Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомству,
оставались «тайной за семью печатями».
Среди учёных к середине XIX в. прочно утвердилось мнение: «Закон
наследственности заключается только в том, что никакого закона наследственности нет».
Поколебать устоявшееся убеждение первым решился Грегор Иоганн Мендель, монах
и ботаник-любитель из Брюнна (Брно). После ряда опытов, кропотливых, но
гениально точных, Мендель сформулировал в 1865 г. свои знаменитые законы. Увы,
они были настолько просты... слишком просты, чтобы кто-нибудь из биологов
того времени принял их всерьёз. Они остались непонятыми и непринятыми.
Мендель опередил своё время более чем на 30 лет. Только в 1900 г.
одновременно трое учёных в разных странах (Де Фриз в Голландии, Корренс в Германии,
Чермак в Австрии) открыли заново законы наследственности, сформулированные
Менделем. Этот год и считается годом рождения генетики как науки.
В чём же заключалось существо менделевского открытия? Во времена Менделя в
биологической науке считалось самоочевидным, что у потомства признаки
родителей «разбавляются», «разжижаются» вдвое. У чёрной и белой кошки родятся,
скорее всего, серые котята. Растения с красными и белыми цветками дадут
потомство с розовыми цветками.
Одна из заслуг Менделя заключалась в том, что он чётко показал: ничего
подобного не происходит. Признаки никогда не сольются воедино. Что же
произойдёт? Один из признаков окажется более сильным (доминантным), другой — более
слабым (рецессивным).
Если скрещены породы или сорта (например, растения, много поколений
дававшие только красные и только белые цветки), один из признаков в первом
поколении потомства сотрётся, исчезнет, как будто его и не было. Скажем, все до
единого цветки будут только красными.
Предположим теперь, что мы скрестили два таких красных цветка. Какими будут
цветки их потомков? Казалось бы, ответ очевиден: только красными. Но ничуть
не бывало. Примерно у четверти из них они внезапно вновь окрасятся в белый
цвет.
Мендель предположил, что каждый признак живого существа — у растений,
например, окраска цветков, форма плодов и семян, высота стебля — определяется
наследственными, как он их назвал, зачатками. Позднее, в 1909 г., эти зачатки
назвали генами (от греческого «генос» — род, происхождение). Если от
признаков растений перейти к признакам людей, то можно сказать, что есть ген цвета
волос и ген цвета глаз, ген, определяющий рост человека, и т. д.
ААЬЬ .i.lHH
ЛаВЬ ЛаВЬ
I |
АЛВВ
ЛАВЬ
л а в в
Лань
АаЬЬ
ААВЬ
ААЬЬ
ЛаВЬ
АаВВ
чт
АаВЬ
ааВВ
;i.iHti
АаВЬ
АаЬЬ
ааВЬ
aabb
Наследование двух признаков в первом и втором поколениях. Каждый
из двух признаков наследуется независимо.
Как, исходя из предположения о существовании генов, объяснить наблюдаемые
факты? Мендель счёл, что в организмах существует пара «зачатков» (генов) для
каждой пары признаков. Ген красной окраски цветков и ген белой окраски
цветков. Ген высокого стебля и низкого стебля. И так далее. Причём, когда гены в
паре различные, проявляется только один, доминантный, а второй «маскируется».
Ген не может «раствориться» или «слиться» с другим. Он всегда остаётся самим
собой. Потому-то у чёрной кошки и могут родиться иногда белые котята. Это
значит, что кто-то из предков чёрной кошки имел белую окраску.
Вернёмся к опыту по скрещиванию растений с красными и белыми цветками. Из
поколения в поколение гены «тасуются» совершенно случайно, подчиняясь только
закону вероятности. Но если в этой «лотерее» растению достаётся пара генов —
«красный и красный» или «красный и белый», очевидно, что цветки его будут
красными. Только если выпадает «белое и белое», у растения образуются белые
цветки. Ген, определяющий доминантный признак, обозначают заглавной буквой
алфавита (А, В), ген, обозначающий рецессивный признак, — строчной (а, в).
Бессознательно применяя законы генетики, человек с помощью искусственного
отбора вывел множество пород домашних животных. Например, все многочисленные
и разнообразные породы домашней собаки являются потомками обыкновенного
волка .
Опыт Менделя по скрещиванию гороха. В первом поколении все растения
высокие, во втором соотношение высоких и низких примерно 3 к 1.
ЧТО ТАКОЕ ГЕН? Долгое время генетики не знали ответа на вопрос, что же
собой представляет ген в действительности. Биолог Вильгельм Иогансен, первым
предложивший этот термин, писал о нём так: «Ген — просто короткое и удобное
слово, которое легко сочетается с другими». Долгое время ген был окутан
покровом таинственности, едва ли не мистики, и в СССР долгое время (с конца 30-
х по начало 60-х гг. XX в.) служил поводом для бесчисленных обвинений
генетиков в «реакционных мистических воззрениях», «идеализме» и тому подобных
грехах .
Первым учёным, приблизившим отвлечённое понятие гена к реальности, стал
американец Томас Морган. Он решил выяснить: существует ли в клетках живых
организмов что-то, похожее по своим свойствам на предполагаемые менделевские
«зачатки». Вскоре его внимание остановилось на хромосомах. Хромосомы — это
особые тельца в ядрах клеток. Во время деления клеток (митоза) они исполняют
сложный «танец» (см. ниже), сходятся и расходятся, в результате чего новые
образовавшиеся клетки получают в точности такой же набор хромосом, как и
материнские .
Морган изучал хромосомы дрозофилы — маленькой мушки, легко разводимой в
лаборатории. (Каждый, вероятно, видел этих мушек, вьющихся возле перезрелых
фруктов, хотя и не все знают научное название насекомых.) Вскоре он заметил
удивительную вещь. Размер и форма хромосом в клетках мушек были достаточно
постоянны, и если они внезапно резко изменялись — облик самой мушки также
обычно становился уродливым.
Мутация: двухголовый полоз
(Заметим, что такое скачкообразное и наследственное изменение облика
(мутация) , иногда незначительное, иногда более существенное, как раз и создаёт
почву для эволюции. Большинство мутаций вредно или даже смертельно для
организмов. Немногие организмы, у которых произошли полезные мутации, биологи
называют «счастливыми уродцами».)
Мутация: изменение окраски соцветия подсолнечника.
Морган пришёл к выводу, что гены находятся в хромосомах. Множество опытных
данных подтверждало эту гипотезу. Но вопрос о том, что же представляет собой
ген, по-прежнему оставался открытым.
В 1944 г. вышла в свет книга выдающегося физика Эрвина Шрёдингера «Что
такое жизнь с точки зрения физика? ». В ней он высказал любопытные идеи о
вероятном строении гена, назвав его «апериодическим кристаллом». По его мнению,
ген должен состоять из нескольких повторяющихся элементов, которыми, как
азбукой Морзе, записана наследственность организма.
Долгое время, исходя из ключевой роли белков в живых организмах (см. раздел
«Белки» в статье «Вещества организма»), биологи считали, что гены тоже,
видимо, должны представлять собой особые белки. Но истина оказалась много
сложнее .
ХРОМОСОМЫ РАЗНЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ:
1 — речной рак,
2 — щука,
3 — курица,
4 — лошадь,
5 — саламандра,
6 — комар,
7 — кошка,
8 — бык,
9 — овца.
•и
1
U и
? 3
4
и «а и
7 а 9
ПЛ ПК
13 1 '
ЛИ
1
13
ЛА flfl
14 15
! ft
F XI
19
0 Л А
2 1
д *
?с
А Л
?2
\ V
Хромосомный набор мужчины.
В 1953 г. в международном научном журнале была напечатана статья биологов
Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика о строении дезоксирибонуклеиновой кислоты
(сокращённо ДНК) — одного из веществ, постоянно присутствующих в хромосомах.
Структура ДНК оказалась совершенно необычайной!
Её молекулы имеют огромную по молекулярным масштабам длину и состоят из
двух нитей, сплетённых между собой в двойную спираль. Каждую из нитей можно
сравнить с длинной ниткой бус. С нитками бус мы сравнивали и белки. У белков
«бусинами» являются аминокислоты 20 различных типов. У ДНК — всего 4 типа
«бусин», и зовутся они нуклеотидами. «Бусины» двух нитей двойной спирали ДНК
связаны между собой и строго друг другу соответствуют. Чтобы наглядно
представить себе это, вообразим две лежащие рядом нитки бус. Напротив каждой
красной бусины в одной цепи лежит, допустим, синяя бусина в другой. Напротив
каждой зелёной — жёлтая. Точно так же в ДНК напротив нуклеотида аденина
находится тимин, напротив цитозина — гуанин.
Зачем это нужно? Просто-напросто при таком правиле построения двойной
спирали каждая из цепей содержит сведения о строении другой. И зная строение
одной цепи, всегда можно восстановить другую. Получатся две двойные спирали —
точные копии их предшественницы. В технике часто встречаются процессы
изготовления готовых изделий по шаблону, называемому матрицей, например отливка
монет или медалей, типографского шрифта. По аналогии происходящее в живой
клетке восстановление двойной спирали по одной её цепи, как по матрице, также
называют матричным синтезом.
Деление ДНК. Исходные нити условно показаны красным цветом.
Это свойство точно копировать себя с исходной матрицы имеет ключевое
значение для жизни на Земле. Реакции матричного синтеза неизвестны в неживой
природе. Без этих реакций живое утратило бы своё главное свойство — способность
воспроизводить себя.
В нитях ДНК четырёхбуквенной азбукой из «бусин»-нуклеотидов записано
строение всех белков живых организмов. Вся информация, касающаяся строения одного
белка, занимает в ДНК небольшой участок. Этот участок и является геном. Из
четырёх букв «алфавита ДНК» можно составить 64 трёхбуквенных «слова» —
триплета. Словаря из 64 слов вполне хватает, чтобы записать названия 20
аминокислот , входящих в состав белков.
СИНТЕЗ БЕЛКА. ДНК, в которой записано строение белков живого организма,
обычно находится в ядре клетки. Ядро можно назвать «библиотекой» клетки, в
которой хранятся все чертежи её строения. Но это «библиотека», а не
«сборочный цех». Чтобы организовать сборку белков, необходим «посредник»,
«копировщик чертежей», который, тщательно и точно скопировав чертежи с оригиналов,
мог бы доставить их на место сборки.
Такими «переписчиками» служат молекулы так называемой рибонуклеиновой
кислоты (РНК), которая отличается от ДНК в основном тем, что содержит только
одну нить, так же как и у ДНК, построенную из нуклеотидов и гораздо более
короткую. Молекулы РНК являются как бы слепками отдельных участков большой
молекулы ДНК и создаются также в результате реакции матричного синтеза. Каждая
такая РНК по существу и является копией чертежа, необходимого для сборки
отдельного белка.
Сборочным цехом белков являются специальные частицы, находящиеся в
цитоплазме клетки. Сюда и поступают молекулы РНК.
Чтобы представить себе в общих чертах механизм сборки белковой молекулы,
вообразим следующую сценку. В большой комнате в беспорядке свалены в кучу
разноцветные бусины (аминокислоты) 20 типов. Их надо собрать в строгой
последовательности в длинную цепочку бус (белок). Последовательность сборки
записана на огромной ленте трёхбуквенными словами. Лента лежит на столе, за
которым одновременно могут сидеть два человека. В комнате находится множество
людей, каждый из которых, к сожалению, понимает смысл лишь одного из 64
встречающихся на ленте слов, обозначающих цвет бусин. Держа в руках известную ему
бусину, человек, умеющий читать написанное слово, подсаживается к столу,
нанизывает бусину на нитку и передаёт её следующему севшему за стол. Так шаг за
шагом нитка бус (белок) постепенно растёт.
Схема синтеза белка.
Конечно, если бы речь шла о действительной сборке бус, люди нашли бы дру-
гой, более эффективный и простой её метод. Но для сборки белков в клетке
описанный способ оказался самым быстрым и простым. Расшифруем теперь оставшиеся
необгьяснёнными понятия. Лента с написанными словами — матричная РНК; люди,
умеющие читать лишь одно слово, — транспортные РНК, доставляющие к месту
сборки аминокислоты; письменный стол, за которым идёт работа, — рибосома,
особая белковая частица.
МИТОЗ. Клетки животных, растений и грибов делятся пополам с помощью митоза
— сложного процесса, состоящего из четырёх фаз. Митоз часто называют «танцем
хромосом». Каждая следующая фигура в этом танце не случайна, здесь нет ни
одного лишнего или бессмысленного «па».
Стадии митоза:
1 — профаза,
2 — метафаза,
3 — анафаза,
4 — ранняя телофаза,
5 — поздняя телофаза,
начало реконструкции ядер.
Вначале (профаза митоза) в ядре клетки становятся хорошо заметны хромосомы.
Затем (метафаза) ядерная оболочка растворяется и «танцоры» выходят на простор
— располагаются вдоль экватора клетки.
«Хромосомы шевелились, как клубок серых червей, потом вдруг выстроились в
строгий вертикальный порядок. Вдруг удвоились — теперь это были пары. Тут же
какая-то сила потащила эти пары врозь, хромосомы подчинились, обмякли, и что-
то их повлекло к двум разным полюсам». Так В. Дудинцев в романе «Белые
одежды» описывает следующую фазу митоза — анафазу.
Наконец, в ходе телофазы перетяжка окончательно делит клетку на две
«новорождённые» клетки.
Деление ДНК.
Основной биологический смысл митоза в том, что каждая из дочерних клеток
получает в точности такой же набор хромосом, как и родительская клетка.
Ещё более сложен другой «танец хромосом» — мейоз, когда образуются половые
клетки и число хромосом не сохраняется, а уменьшается в два раза.
БЛИЗНЕЦЫ. Ежегодно в США собирается необычный съезд. Трудно назвать другой
съезд, в котором могут принимать участие столь разнообразные делегаты:
грудные дети в колясках и старики, люди любых профессий, общественного положения,
убеждений. Это съезд близнецов. Вместе с каждым делегатом на съезд приезжает
его точная «копия», а иногда — даже две или три.
Хотя надо заметить, что далеко не всегда одновременно родившиеся дети
похожи как две капли воды. Среди близнецов различают «истинных» и «ложных».
«Истинные» развиваются из одной и той же яйцеклетки, «ложные» — из разных
яйцеклеток. Собственно говоря, «ложные» близнецы — это просто сестры и братья,
только родившиеся одновременно.
Иначе обстоит дело с «истинными» близнецами. Их можно назвать копиями
одного и того же человека, сходными во всём, вплоть до дактилоскопических узоров
на кончиках пальцев. Собаки не могут различить их запах. Органы (почки,
кожа) , пересаженные от одного близнеца другому, не отторгаются, т. к.
воспринимаются как «свои». Одна из героинь рассказа Конан Дойла «Пёстрая лента»
говорит : «Мы близнецы, а вы знаете, какими тонкими узами связаны столь
родственные души...» Вкусы и привычки «истинных» близнецов тоже обычно во многом
совпадают .
Ещё в 1875 г. английский учёный Фрэнсис Гальтон предложил использовать
«близнецовый метод» для изучения влияния среды и наследственности на
человека. Его двоюродный брат, Чарлз Дарвин, замечал в письме к нему: «Ничто не
кажется мне более любопытным, чем сходство и различие близнецов». Как нетрудно
догадаться, особенный интерес в этом отношении представляют близнецы,
разлучённые в детстве и воспитывавшиеся в разных условиях.
Одно из основательных исследований разлучённых в детстве близнецов провёл в
начале 80-х гг. XX столетия американский психолог Томас Бучард. Всего он
изучил около 30 пар близнецов, расставшихся в самом раннем возрасте. Вот один из
описанных им случаев — братья Оскар и Джек. Оскар вскоре после рождения в
1932 г. был увезён матерью в Германию, позднее вступил в «гитлерюгенд», стал
верующим католиком. Джек молодость провёл в Палестине и на островах
Карибского моря, воспитывался отцом в традициях иудаизма. Братья встретились только
спустя четыре десятилетия. Они говорят на разных языках. И, несмотря на всё
это, в их привычках, характерах, особенностях темперамента удивительно много
совпадений. Оба брата носят одинаково подстриженные усы, похожие очки
(ухудшение зрения у людей, кстати, как показывает это исследование, определяется
наследственностью) и одежду, любят одну и ту же пищу, оба рассеянны, сходным
образом ведут себя в семье.
Подобные исследования проливают свет на то, какие черты поведения и
особенности характера человека возникают под влиянием воспитания, среды, а какие —
достаются ему «в наследство». В США известен случай, когда разлучённые в
детстве близнецы независимо друг от друга выбрали себе преступную «профессию»,
причём одну и ту же — взлом чужих сейфов. Но не следует, конечно, считать,
что то, останется ли человек в ладах с законом или нет, записано в его генах
от рождения. Некоторые особенности человека, например склонность к курению,
от наследственности зависят очень мало.
Принято считать, что предрасположение к рождению близнецов передаётся по
наследству. При этом двойни появляются на свет в одном случае из 90, тройни в
90 раз реже и только в одном случае из 729 ООО на свет появляются четверо
новорождённых подряд. У чернокожих родителей вероятность рождения двойни в 25
раз выше, чем у европейцев. О случаях рождения более чем четырёх близнецов
сообщают обычно газеты всего мира.
В заключение расскажем о некоторых «близнецовых рекордах». Наибольшее
количество одновременно рождённых здоровых детей (шестеро) зафиксировано дважды:
в 1974 г. в Кейптауне (Южная Африка) и в 1980 г. в Италии.
Жена русского крестьянина Фёдора Васильева (XVIII в.) за свою жизнь родила
4 раза по четверо близнецов, а также 7 троен и 16 двоен. Так сообщали монахи
Никольского монастыря императрице Екатерине II. При этом 67 детей осталось в
живых. Это единственный известный случай рождения четырёх «четвёрок»
близнецов у одной матери.
СИАМСКИЕ БЛИЗНЕЦЫ. Так называют сросшихся близнецов благодаря знаменитым
братьям Банкерам — Чангу и Энгу (эти имена в переводе с тайского языка
означают «правый» и «левый»). Родились они в 1811 г. в Сиаме (ныне Таиланд). Тела
их были соединены в области грудины, но спайка оказалась гибкой, так что
постепенно они научились ходить и сидеть. Когда братьям было 17 лет,
американский торговец отвёз их в США, где они выступали в цирках. Со своими
гастролями сиамские близнецы объехали весь мир. В 1843 г. они женились на двух
сестрах. У Чанга родилось 12 детей, а у Энга — 10. За всю свою жизнь, как
утверждали братья, они поссорились лишь один раз, в детстве, во время купания,
когда одному вода показалась слишком холодной, а другому — тёплой. Они умерли в
1874 г. Первым умер от воспаления лёгких Чанг — Энг в это время спал. Вскоре
Энг обнаружил, что его брат мёртв, и через 2 часа тоже скончался, хотя до
этого ничем не болел.
Сейчас врачам иногда удаётся разделять сросшихся близнецов сразу после
рождения, хотя это очень сложная и рискованная операция. Первая такая операция
была проведена в США в 1952 г.
Братья Банкер — не единственные сросшиеся близнецы, сумевшие прожить
неразделёнными долгую жизнь. Особую известность приобрели «Шотландские братья»
(XV—XVI вв.) и «Богемские сестры» (XIX—XX вв.).
Сиамские близнецы Энг и Чанг.
РАЗМНОЖЕНИЕ
Размножение, способность к продолжению своего рода — пожалуй, самое
характерное свойство живых существ. Это свойство присуще даже вирусам, лишённым
всех прочих свойств живого.
Всё многообразие форм и способов размножения укладывается в два его
основных типа: половое и бесполое.
БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ. В бесполом размножении участвует только одна особь.
Самый простой и широко распространённый способ бесполого размножения —
деление. Так размножаются все одноклеточные организмы. При этом новорождённые
особи являются точными копиями, «близнецами» своего родителя.
Растения могут размножаться побегами, частями стебля, корня или листа.
Очень часто встречается размножение с помощью «усов» (например, у земляники).
Всё это тоже формы бесполого размножения. Множество растений или животных-
«близнецов», возникших в результате бесполого размножения, называется клоном.
Всем известно, что из половинок разрубленного дождевого червя вырастают два
новых червя. Так могут размножаться многие примитивные животные: например,
морские звёзды, кишечнополостные. Из каждого луча рассечённой морской звезды
вырастает новая особь.
У позвоночных животных бесполое размножение не встречается. Однако
английскому учёному Гёрдону удалось поставить впечатляющий эксперимент: впервые
получить клон позвоночных животных. Он брал ядра из клеток кишечника шпорцевой
лягушки и пересаживал их в яйцеклетки других шпорцевых лягушек,
предварительно убив облучением их собственные ядра. В результате из яиц развивались
нормальные особи, повторявшие признаки друг друга.
Английские биологи Н. Грин, У. Стаут и Д. Тейлор пишут о клонировании
позвоночных : «Клонирование нужных животных, например, племенных быков, скаковых
лошадей, может оказаться столь же выгодным, как и клонирование растений,
которое уже производится. Теоретически можно создать любое число генетически
тождественных копий данного мужчины или данной женщины. На первый взгляд
может показаться, что таким образом можно было бы воспроизводить талантливых
учёных или деятелей искусства. Однако применение методов клонирования к
человеку сопряжено с серьёзными проблемами нравственного порядка».
Клон шпорцевых лягушек. Справа вверху — донор икринок с
разрушенными ядрами, слева вверху — доноры клеточных ядер. Внизу —
потомство.
ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ. На первый взгляд может показаться странным, почему
эволюция размножения не ограничилась только его бесполыми способами. Зачем
природе понадобились гораздо более сложные формы полового размножения? Но,
оказывается, бесполое размножение проигрывает в плане долгосрочной эволюции.
Миллион (или миллиард) неотличимых, абсолютно похожих друг на друга особей,
образующих популяцию, будет одинаково уязвим для одних и тех же болезней,
изменений климата, не сможет быстро эволюционировать. Это не исключает
кратковременного процветания видов, размножающихся только бесполым путём (например,
всем известного одуванчика — см. ст. «Сложноцветные»). Но если, например,
климатические условия на Земле сильно изменятся, одуванчики скорее всего
исчезнут, т.к. мало различаются между собой и не могут быстро приспосабливаться
к изменениям.
Что же касается полового размножения, то при нём, как известно, даже братья
и сестры благодаря перетасовке генов не вполне повторяют друг друга (за
исключением истинных близнецов).
Первые формы полового процесса можно наблюдать уже у бактерий. О половом
процессе инфузорий рассказано в статье «Простейшие». Любопытно, что
первоначально половой процесс к размножению отношения не имел. Просто две особи при
встрече как бы взаимно обновляли друг друга (обмениваясь генетическим
материалом) и расходились уже совершенно не такими, какими встретились. Такой
половой процесс, присущий многим одноклеточным, учёные назвали конъюгацией.
Наконец, у губок мы встречаем уже настоящее половое размножение. В половом
размножении принимают участие две особи. Каждая из них даёт половую клетку —
мужскую или женскую, которые сливаются друг с другом, образуя оплодотворённое
яйцо.
С выходом на сушу внешнее оплодотворение стало обременительным для
животных. Ведь оно возможно только в воде, и земноводным, например, для
размножения приходится каждый раз возвращаться в водную стихию, где обитали их
предки .
Поэтому у различных классов наземных животных (в том числе у наземных
позвоночных) независимо друг от друга возникло внутреннее оплодотворение. При
этом половые клетки сливаются не во внешней среде, а внутри организма самки.
Внутреннее оплодотворение позволило пресмыкающимся полностью оторваться от
воды и освоить местообитания, недоступные земноводным: например, пустыни, где
водоёмов нет.
Б Я
' 1
г
А
£
Hi.
If
МУЖСКИЕ ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ:
A. Улитка. Б. Аскарида.
B. Рак-отшельник. Г. Тритон.
Д. Лягушка Е. Петух.
Ж. Крыса. 3. Баран. И. Человек.
У большинства водных животных мужские и женские половые клетки просто
выделяются в воду. Мужские половые клетки, снабжённые жгутиками (сперматозоиды),
должны разыскать женские половые клетки (яйцеклетки) и оплодотворить их. Это
весьма ненадёжный способ соединения половых клеток, именуемый внешним
оплодотворением .
Яйцо земноводных не защищено плотной оболочкой и, оказавшись на суше,
быстро погибает от высыхания. Пресмыкающимся пришлось справляться и с этой
трудностью: их яйцо покрылось сначала мягкой кожистой оболочкой, а затем и
твёрдой скорлупой. Таким оно осталось и у птиц.
У зверей эволюция размножения делает следующий шаг вперёд: появляется
настоящее живорождение. Правда, живорождение неоднократно возникало и у других
групп животных. Например, живородящими являются акулы, причём их зародыши
получают питание из тела матери.
У млекопитающих (за исключением яйцекладущих и сумчатых) зародыши также
развиваются внутри тела матери, получая пищу и кислород через особый
временный орган — плаценту. У птиц и млекопитающих достигают наибольшей сложности
формы заботы о потомстве. Все млекопитающие и почти все птицы проявляют
заботу о потомстве, в то время как, например, у беспозвоночных и даже у
земноводных забота о потомстве встречается редко, скорее как исключение.
Половые клетки человека.
Особого упоминания заслуживает совершенно особая форма полового размножения
— партеногенез. При нём потомство развивается из неоплодотворённых яиц,
отложенных самками, а самцов зачастую просто не встречается. Из позвоночных так
размножаются, например, армянские партеногенетические скальные ящерицы. У
других животных, в частности у тлей, партеногенез чередуется с нормальным
половым размножением.
Забота о потомстве у ос-сфексов. (Оса несёт в гнездо
парализованную гусеницу — пищу для личинок.)
ЧЕМ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПОЛ? Пол будущего организма закладывается при зачатии — в
момент встречи мужской и женской половых клеток. В ядре любой клетки
человека, кроме половых, имеется 4 6 хромосом. Две из них определяют пол. У женщин
они одинаковы — X и X, у мужчин различны — X и Y. Половые клетки отличаются
тем, что в них имеется лишь половинный набор хромосом. Яйцеклетки все
одинаковы — в каждой из них есть Х-хромосома. Мужские же половые клетки различны —
половина несёт Х-хромосому, половина — Y-хромосому. От того, какого рода
сперматозоид встретится с яйцеклеткой, зависит пол будущего организма. Если в
яйцеклетке окажутся две Х-хромосомы, — женский, если X и Y — мужской.
ОТКРЫТИЕ ЯЙЦЕКЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ. «Прежде чем будет муж, - писал в 1651 г.
Уильям Гарвей, — был мальчик, который вырастает в мужа. Прежде чем мальчик —
был ребёнок, прежде ребёнка — зародыш. Следует спросить и дальше, что же было
в матке матери прежде, чем был зародыш? Первые нити Природы почти всегда
скрыты, как в глубокой ночи, и вследствие своей тонкости так же не поддаются
остроте ума, как и остроте глаз». Тем не менее, опираясь на результаты
многочисленных опытов, Гарвей сформулировал свой знаменитый принцип «всё живое —
из яйца». Это значило, что, по его убеждению, и млекопитающие развиваются из
яиц.
Но впервые увидели яйцеклетку млекопитающих под микроскопом только в начале
XIX в. Петербургский академик Карл Бэр так рассказывал о своих чувствах после
этого открытия. «Я должен был прийти в себя, — вспоминал он, — прежде нежели
решился вновь заглянуть в микроскоп. Кажется странным, что Зрелище, столь
сём случае было и нечто не-
яйца млекопитающих до такой
ожидаемое и желанное, может испугать. Однако в
предвиденное. Вот уж не думал, что содержимое
степени походит на желток птиц...»
В честь открытия Бэра Академия наук выпустила медаль с
надписью по-латыни: «Начавши с яйца, он показал человеку
его самого».
РАЗВИТИЕ ЗАРОДЫША. В XVII—XVIII вв. среди натуралистов
бытовали самые фантастические представления о развитии
человеческого зародыша. Утверждали, например, что в
мужской половой клетке человека можно разглядеть детали
строения будущего организма. Ссылались на мнение самого
Гиппократа, который считал, что в только что снесённом
яйце курицы уже содержится в готовом виде цыплёнок,
который только увеличивается в размерах при насиживании.
Действительно, трудно не найти ничего чудесного в
процессе превращения единственной клетки в сложнейшим
образом устроенный организм.
Что же происходит с яйцеклеткой после оплодотворения?
Она начинает дробиться на 2, 4, 8 и более клеток,
которые называют бластомерами. Когда бластомеров становится
много, зародыш превращается в полый шарик из одного слоя
клеток, называемый бластулой. Затем одна из стенок
бластулы начинает впячиваться, и вскоре получается
двуслойное образование — гаструла.
Клетки гаструлы, продолжая делиться, распределяются по
трём слоям клеток. Наружный слой (эктодерма) даёт начало
коже и нервной системе. Внутренний слой клеток
(энтодерма) даёт начало органам пищеварения. Из среднего слоя
(мезодермы) образуются мышцы и скелет.
^ Дробление яйцеклетки лягушки. Закладка осевого
комплекса органов у ланцетника (внизу).
Развитие зародышей рыбы, птицы, свиньи, человека.
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У РАСТЕНИЙ. У большинства водорослей, а также хвощей,
плаунов , мхов и папоротников оплодотворение происходит в точности так же, как и у
животных. Двигаясь в воде с помощью жгутика, мужские половые клетки
разыскивают женские половые клетки и сливаются с ними.
У растений, живущих в воде, проблем с оплодотворением не возникает. Другое
дело — у наземных споровых растений. Они не могут обойтись без хотя бы
нескольких капель жидкой влаги, в которых мужская половая клетка могла бы
подплыть к женской. Весь этот брачный процесс происходит «стыдливо», незаметно
для постороннего глаза. Нет ни ярких цветков, ни аромата. Просто на крошечном
заростке, например, папоротника одни клетки подплывают к другим и сливаются.
Поэтому Линней и назвал эти растения тайнобрачными.
Все наземные растения вплоть до папоротников включительно можно сравнить с
амфибиями. Они выбрались на сушу, но размножение их осталось водным. Наземные
животные нашли выход из этого затруднительного положения, «изобретя»
внутреннее оплодотворение. Но для растений такой выход не годился: ведь они
неподвижны! Перенести половые клетки без воды и без движения — задача почти
неразрешимая .
И всё-таки природа нашла выход. У голосеменных появились летучие пыльцевые
зёрна — маленькие «аэростаты», по воздуху доставляющие мужские половые клетки
на место назначения.
Итак, почти одновременно жизнь как бы дважды вышла на сушу и утвердилась
здесь. Животные (рептилии) обрели внутреннее оплодотворение и яйцо,
защищенное от высыхания скорлупой. Растения (голосеменные) приобрели вместо спор
семена, устойчивые к высыханию и жаре, и научились «сухопутному» половому
процессу .
ОПЛОДОТВОРЕНИЕ У ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ:
1. Увеличенный цветок без лепестков.
2. Пестик с проросшими пыльцевыми
зёрнами.
3. Проросшее пыльцевое зерно.
4. Семяпочка.
5. Пыльцевое зерно до прорастания.
Правда, у самых древних голосеменных (саговников и гинкго) сперматозоиды
ещё имеют жгутики. Доставив их воздушным путём к женским половым клеткам, пы-
линки-«аэростаты» ещё оставляют им «почётное право» самим пройти последнюю
«ковровую дорожку» к ожидающей их яйцеклетке. Открытие подвижных
сперматозоидов у гинкго и саговников стало для ботаников в своё время настоящей
небольшой сенсацией.
У цветковых растений мужским половым клеткам не предоставляется даже право
самим преодолеть последние миллиметры до цели. Их до конца доставляет «лифт»
— пыльцевая трубка. Об оплодотворении цветковых можно прочитать в статье
«Органы высших растений».
ЧЕРЕДОВАНИЕ ПОКОЛЕНИЙ У РАСТЕНИЙ. Есть у растений интересное явление,
отсутствующее у животных, — чередование поколений. У животных все клетки
организма имеют двойной набор хромосом, а половые — одинарный. Представим себе,
что половые клетки животных вместо того чтобы слиться и дать начало новому
организму, сами зажили бы отдельной жизнью и выросли во взрослые организмы.
Фантастическая картина? Но что-то подобное мы видим у растений. У них
имеется поколение с одинарным набором хромосом — половое поколение, или гамето-
фит. Оно чередуется с «обычным» поколением, называемым бесполым, или
спорофитом.
У водорослей гаметофиты и спорофиты часто похожи, как две капли воды. У
мхов половое и бесполое поколения слились в один организм, и бесполое —
коробочка с колпачком и спорами — скромно живёт на половом, кормясь за его счёт.
У папоротников, хвощей и плаунов половое поколение приобретает вид заростков
— маленьких зелёных пластиночек, вырастающих из спор. Наконец, у цветковых
растений половое поколение уменьшается до совершенно микроскопических
размеров. Это пыльцевое зерно. Прорасти оно может на рыльце пестика или в
сладковатом сиропе. И, тем не менее, зёрнышко пыльцы с точки зрения науки — целое
крохотное растеньице, хотя и удивительно несамостоятельное.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ
САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ ЗАРОЖДЕНИЕ. В течение долгих веков, свято веря в акт
Божественного творения, люди, кроме того, были твёрдо убеждены, что жизнь
постоянно зарождается самопроизвольно.
Ещё древнегреческий философ Аристотель писал, что не только растения,
черви, насекомые, но даже рыбы, лягушки и мыши могут рождаться из влажной почвы
или гниющего ила.
Голландский учёный Ян ван Гельмонт в XVII в. описал свой опыт, утверждая,
что живые мыши якобы зарождались у него из грязного белья и горсти пшеницы,
запертых в шкафу.
Другой натуралист, Гриндель фон Ах, так рассказывал о якобы наблюдавшемся
им самозарождении живой лягушки: «Хочу описать появление на свет лягушки,
которое мне удалось наблюдать при помощи микроскопа. Однажды я взял каплю
майской росы и, тщательно наблюдая за ней под микроскопом, заметил, что у меня
сформировывается какое-то существо. Прилежно наблюдая на второй день, я
заметил, что появилось уже туловище, но голова ещё казалась не ясно
сформированной ; продолжая свои наблюдения на третий день, я убедился, что наблюдаемое
мною существо есть не что иное, как лягушка с головой и ногами. Прилагаемый
рисунок всё поясняет».
В 1688 г. итальянский учёный Франческо Реди решил проверить идею
самопроизвольного зарождения жизни. Он рассказывал о своём опыте: «Я взял четыре
сосуда, поместил в один из них мёртвую змею, в другой — немного рыбы, в третий —
дохлых угрей, в четвёртый — кусок телятины, плотно закрыл их и запечатал.
Затем я поместил то же самое в четыре других сосуда, оставив их открытыми.
Вскоре мясо и рыба в открытых сосудах зачервивели. Можно было видеть, как
мухи свободно залетают в сосуды и вылетают из них. Но в запечатанных сосудах я
не видел ни одного червяка, хотя прошло много дней после того, как в них была
положена дохлая рыба и мясо».
В 1675 г. итальянский учёный Ладзаро Спалланцани прокипятил в запаянном
сосуде крепкий мясной бульон. Прошло несколько дней, но никаких признаков жизни
в бульоне не обнаружилось.
Наконец, в 1860 г. Луи Пастер с помощью ряда блестящих опытов, похожих на
опыт Спалланцани, окончательно доказал, что жизнь в современных условиях не
самозарождается. Он показал, что даже бактерии могут возникать только от
других бактерий.
КАК ЖЕ ВОЗНИКЛА ЖИЗНЬ? Опыты Пастера не разрешили вопрос о происхождении
жизни, а поставили его с новой остротой. Если жизнь в современных условиях не
самозарождается, то когда и как она возникла впервые?
Наблюдаемая нами Вселенная, по данным современной науки, возникла в
результате Большого Взрыва около 15—20 млрд. лет назад. Возраст нашей планеты —
около 5 млрд. лет. Сейчас большинство учёных склоняется к мнению о том, что
жизнь зародилась на Земле на заре её существования.
Древнейшая Земля весьма мало напоминала планету, на которой мы живём. Её
атмосфера состояла из водяных паров, углекислого газа и, по одним данным, —
из азота, по другим — из метана и аммиака. Кислорода в воздухе безжизненной
планеты не было. И, надо сказать, отсутствие кислорода было необходимо для
возникновения жизни. Быть может, читатель, привыкший к выражению «живительный
кислород», будет удивлён необычным словосочетанием «смертоносный кислород».
Между тем кислород разрушительно действует на органические молекулы. Мы
привыкли к его воздействию, но на Земле и сейчас есть бактерии, которые
воспринимают кислород как яд и в его присутствии жить не могут. Кислородная
атмосфера делает невозможным в наше время самозарождение жизни.
Итак, в атмосфере древней Земли гремели грозы, её пронизывало жёсткое
ультрафиолетовое излучение Солнца, на планете извергались вулканы.
Под влиянием всех этих воздействий в первичном океане, покрывавшем
поверхность Земли, образовывались органические вещества — простейшие «кирпичики»,
из которых строится всё живое. В наше время их немедленно поглотили бы
бактерии и грибы. Но тогда их ещё не было, и поэтому органические вещества
накапливались, пока весь первичный океан не превратился в «тёплый разбавленный
бульон».
Такое предположение впервые высказал в 1922 г. советский биолог Александр
Опарин.
В 1953 г. американский биолог Стэнли Миллер решил проверить гипотезу
Опарина и воспроизвёл в специальной установке природные условия древней Земли. В
стеклянном сосуде находились нагретая вода («океан») и смесь газов — аммиака,
метана и водорода («первичная атмосфера»). Через «атмосферу» проскакивали
искры — «молнии». Опыт продолжался в течение недели.
Через неделю «первичный бульон» проанализировали и нашли в нём многие
органические вещества, в том числе 5 аминокислот. В другой раз в результате
такого же опыта были обнаружены даже нуклеиновые кислоты — цепочки, длиной до
шести звеньев.
Согласно одной гипотезе, содержание органических веществ выше всего было в
высыхающих лужах, остававшихся на берегу океана после отлива. Здесь
образовывались цепочки белков и нуклеиновых кислот. При этом, чем длиннее была
цепочка , тем она была устойчивее. Она закручивалась в клубок, который разрушался
уже не так легко.
Опарин считал, что главная роль в превращении неживого в живое принадлежала
белкам. В «первичном бульоне» образовывались «сгустки» белка (коацерваты).
Они могли вбирать в себя новые питательные вещества, разбиваться на более
мелкие капельки. Конечно, они ещё не были живыми.
По словам Опарина, расстояние от этих «сгустков» до самых примитивных
бактерий ничуть не меньше, чем от амёбы до человека. Главное, что отличало
«сгустки» от клеток, — неспособность точно воспроизводить самих себя.
Чтобы «штамповать» одинаковые белки, нужна матрица (см. ст. «Генетика и
генетическая информация»). В ныне живущих организмах (от бактерий и вирусов до
человека) этой матрицей служат нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК).
В какой момент белковые «сгустки» «перешагнули» порог живого? Тогда, когда
включили в себя нуклеиновые кислоты, которые позволили создавать хотя бы
грубые , приблизительные копии уже имеющихся белков. Это были уже зачатки
примитивных клеток.
Один из скептиков высказал мнение, что возникновение жизни в результате
перечисленных процессов столь же неправдоподобно, как сборка самолёта «Боинг-
747» в результате урагана, пронёсшегося над мусорной свалкой. Но не будем
забывать, что на протяжении длительного времени (миллиарда лет) в огромном
пространстве, где происходил «опыт» (весь земной океан), самое маловероятное
событие могло стать почти неизбежным.
РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. Никто точно не знает, когда именно возникла первая
живая клетка. Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий),
найденных в древних отложениях земной коры — около 3,5 млрд. лет. Допустим, что
возраст жизни на нашей планете — 3 млрд. 600 млн. лет.
Для большей наглядности представим себе, что этот огромный отрезок времени
уместился в пределы одних суток. Сейчас на наших «часах» — ровно 24 ч, а в
момент возникновения жизни они показывали 0 ч. Каждый час вместил 150 млн.
лет, каждая минута —2,5 млн. лет.
Земля в период возникновения жизни.
ДОКЕМБРИЙ. Самая древняя эпоха развития жизни — докембрийская — длилась
невероятно долго: свыше 3 млрд. лет. Или, по нашей шкале, с начала суток до 8
часов вечера.
Мы уже рассказали об условиях, в которых жили первые живые организмы. Пищей
им служил «первичный бульон» окружающего океана или их менее удачливые
собратья. Постепенно, однако, в течение миллионов лет этот бульон становился всё
более «разбавленным», и, наконец, запасы питательных веществ исчерпались.
Развитие жизни зашло в тупик. Но эволюция благополучно нашла из него выход.
Появились первые организмы (бактерии), способные с помощью солнечного света
превращать неорганические вещества в органические. (О том, как это
происходит, рассказано в статье «Фотосинтез».)
Чтобы строить свои организмы, всему живому требуется, в частности, водород.
Зелёные растения получают его, расщепляя воду и выделяя кислород. Но бактерии
этого делать ещё не умеют. Они разлагают не воду, а сероводород, что гораздо
проще. При этом выделяется не кислород, а сера. (Поэтому на поверхности
некоторых болот можно встретить плёнку из серы.)
Так и поступали древние бактерии. Но количество сероводорода на Земле было
довольно ограничено. Наступил новый кризис в развитии жизни.
Выход из него «нашли» синезелёные водоросли. Они научились расщеплять воду.
Молекула воды — непростой «орешек», не так-то легко «растащить» водород и
кислород. Это в 7 раз труднее, чем расщепить сероводород. Можно сказать, что
синезелёные водоросли совершили настоящий подвиг. Это произошло 2 млрд. 300
млн. лет назад (по нашей шкале — около 9 часов утра).
Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделяться кислород.
Накопление кислорода представляло серьёзную угрозу для жизни. Начиная с 11
часов утра новое самозарождение жизни на Земле стало невозможным — содержание
кислорода достигло 1% от современного. А перед живыми организмами встала
новая проблема — как бороться с возрастающим количеством этого агрессивного
вещества .
Но эволюция сумела преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую
победу. Около 11 часов утра на Земле появился первый организм, вдохнувший
кислород . Так возникло дыхание.
До этого момента живые организмы жили в океане, укрываясь в водной толще от
губительных для всего живого потоков солнечного ультрафиолета. Теперь
благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший
излучение . Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.
Американский писатель-фантаст Клиффорд Саймак в повести «Кто там в толще
скал?» так описывает воображаемое путешествие своего героя во времени — в
докембрий: «Дышать было трудно. Кислорода ещё хватало, хоть и с грехом пополам,
— из-за этого он и дышал гораздо чаще обычного. Отступи он в прошлое ещё на
миллион лет — кислорода перестало бы хватать. А отступи ещё немного дальше —
и свободного кислорода не оказалось бы совсем.
Всмотревшись в береговую кромку, он приметил, что она населена множеством
крохотных созданий, снующих туда-сюда, копошащихся в пенном прибрежном соре
или сверлящих булавочные норки в грязи. Он опустил руку и слегка поскрёб
камень , на котором сидел. На камне проступало зеленоватое пятно — оно тут же
отделилось и прилипло к ладони толстой плёнкой, склизкой на ощупь.
Значит, перед ним была первая жизнь, осмелившаяся выбраться на сушу, —
существа, не готовые, да и не способные оторваться от подола ласковой матери-
воды, которая бессменно пестовала жизнь с самого её начала.
Здесь происходило многое, что даст себя знать в грядущем, но происходило
тайно, исподволь. Снующие козявки и осклизлый налёт на скалах — отважные в
своём неразумии предвестники далёких дней — внушали почтение...»
В течение докембрия природа сделала ещё целый ряд замечательных
«изобретений». Около 2 часов дня (по нашей шкале) клетки получили ядро. Примерно тогда
же возникло половое размножение, резко ускорившее темпы эволюции. Появились
первые многоклеточные существа.
К концу докембрия (как мы помним, это 8 часов вечера) земные моря населяли
разнообразные животные: медузы, плоские черви, губки, полипы. Все они были
мягкотелыми, лишёнными скелета. Возникновение у животных скелета — раковин,
панцирей и т. д. — обозначило начало новой геологической эры.
ЭРА ДРЕВНЕЙ ЖИЗНИ (ПАЛЕОЗОЙСКАЯ). Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн. лет
назад, длилась 340 млн. лет. (То есть, по нашей шкале, с начала девятого
вечера до половины одиннадцатого.) Учёные делят её на шесть периодов.
Самый ранний из них — кембрий (он продолжался 70 млн. лет). Как мы уже
сказали, в этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться
скелет , будь то раковина, панцирь или просто колючие шипики. Видимо,
мягкотелость становится к этому моменту слишком небезопасной.
Творчество природы, создающей новые формы жизни, в кембрии необычайно
плодотворно и разнообразно: почти все типы животного царства получают своих
первых представителей. Хордовых, например, представляют существа, похожие на
современного ланцетника. Пропуская воду через жаберные щели, они, таким
образом, процеживают из ила съедобные частички.
Как ни трудно нам представить моря без рыб, но в морях кембрия их ещё не
было. Моря были густо заселены знаменитыми трилобитами — вымершими предками
пауков, скорпионов и клещей.
За кембрием следует ордовик (он длился 60 млн. лет) . В море по-прежнему
процветают трилобиты. Появляются первые круглоротые — родичи современных
миног и миксин. Челюстей у них ещё нет, но строение рта позволяет хватать живую
добычу, что, конечно, гораздо выгоднее бесконечного процеживания ила.
В следующем периоде — силуре (30 млн. лет) на сушу выходят первые растения
(псилофиты), покрывая берега зелёным ковром высотой до 25 см. Вслед за ними
на сушу начинают переселяться животные, приучаясь дышать атмосферным
воздухом, — многоножки, черви, пауки и скорпионы.
Несчелюстная
павцмряая
рыба.
В морях трилобитов уже теснят гигантские ракоскорпионы, длина которых порой
превышает 2м. У позвоночных появляется новый, неизвестный прежде орган —
челюсти, развившиеся из безобидных жаберных щелей бесчерепных (например,
ланцетника) . Чтобы добыча не ускользнула из этих челюстей, рыбы приобретают
одновременно парные плавники, увеличивающие манёвренность.
Следующий период — девон (60 млн. лет) . Сушу заселяют плауны, папоротники,
хвощи, мхи. В их зарослях уже живут первые насекомые.
Выбираются на сушу и позвоночные. Как и почему это происходит? Климат в
девоне был сухой, температура в течение года резко изменялась. Многие водоёмы
пересыхали. Некоторые рыбы стали на время засухи зарываться в ил. Для этого
нужно было уметь дышать атмосферным воздухом. Но особенно многообещающей для
дальнейшей эволюции оказалась группа кистепёрых рыб. Помимо лёгочного дыхания
они имели подвижные мускулистые плавники, похожие на лапы. С их помощью они
ползали по дну. Чтобы не погибнуть в пересохшем водоёме, кистепёрые рыбы
отправлялись в сухопутные странствия в поисках воды. При этом они
путешествовали на довольно большие расстояния. Естественно, выживали те, которые
лучше могли двигаться по суше. Правда, слабых лёгких для дыхания было
недостаточно. Как ещё дышать, если жабры на суше не годятся? Только через кожу.
Поэтому рыбья чешуя уступила место гладкой влажной коже.
Так в девоне кистепёрые рыбы постепенно покинули родную стихию и дали
начало первым земноводным — стегоцефалам (панцирноголовым).
Вслед за девоном наступил карбон, или каменноугольный период (65 млн. лет).
Впервые огромные пространства суши покрылись болотистыми лесами из
древовидных папоротников, хвощей и плаунов.
Глядя на современные небольшие плауны, трудно поверить, что их предки
(например, чешуедрев, или лепидодендрон) достигали 40 м в высоту и 6 м в
обхвате .
Из падавших в воду и постепенно превращавшихся в уголь стволов образовались
залежи каменного угля. Самый ценный уголь (антрацит) получился из скоплений
множества спор, которые роняли в воду деревья того времени.
Сжигая в печке каменный уголь, мы чувствуем тепло солнечных лучей, падавших
на Землю без малого треть миллиарда лет назад. Под ними грелись наши далёкие
предки — земноводные, царствовавшие в карбоне.
Ископаемый таракан.
Впервые жизнь, освоившая воду и сушу, сделала шаг и в третью стихию —
воздух. Первыми и единственными, кто поднялся в воздух в лесах каменноугольного
периода, были насекомые. Порой они вырастали до невероятных размеров. Размах
крыльев некоторых стрекоз достигал 70 см. А в зарослях помимо пауков и
скорпионов стали встречаться, например, тараканы (размером иногда с морскую
свинку) .
Жизнь сумела окончательно оторваться от породившей её водной стихии. Почти
одновременно это удалось рептилиям и семенным папоротникам, предкам хвойных.
У растений появились семена вместо спор, у яиц рептилий — скорлупа. Зародыши
в семени и яйце были защищены оболочками, обеспечены пищей. Из яиц рептилий
вылуплялся уже не беспомощный головастик, а уменьшенная копия родителя.
Рептилиям уже не нужна была голая кожа для дыхания — вполне хватало лёгких.
Они «заковались обратно в панцирь» из чешуи или роговых щитков.
Последний период эры древней жизни — пермь, или пермский период (55 млн.
лет). Климат стал холоднее и суше. Влажные леса из папоротников и плаунов ис-
чезли. Вместо них появились и широко разрослись хвойные.
Земноводных всё больше теснили рептилии, шедшие к своему господству на
планете .
ЭРА СРЕДНЕЙ ЖИЗНИ (МЕЗОЗОЙСКАЯ). Мезозойская эра наступила 230 млн. лет
назад и длилась 163 млн. лет. (То есть с половины одиннадцатого вечера до
половины двенадцатого по нашей шкале.) Она делится на 3 периода: триас (35 млн.
лет) , юру, или юрский период (58 млн. лет) , и мел, или меловой период (70
млн. лет) .
В морях ещё в пермский период окончательно вымерли трилобиты. Но это не
было закатом морских беспозвоночных. Напротив: на смену каждой вымершей форме
приходило несколько новых. В течение мезозойской эры океаны Земли изобиловали
моллюсками: белемнитами, похожими на кальмаров (их ископаемые раковины зовут
«чёртовыми пальцами»), и аммонитами. Раковины некоторых аммонитов достигали 3
м в диаметре. Ни у кого больше на нашей планете, ни до того, ни позднее, не
было таких колоссальных раковин!
Ископаемая раковина белемнита («чёртов палец»).
Раковины вымерших аммонитов.
В лесах мезозоя господствовали хвойные, похожие на современные сосны и
кипарисы, а также саговники. Мы привыкли видеть насекомых, вьющихся над
цветами. Но такое зрелище стало возможным лишь с середины мезозоя, когда на Земле
расцвёл первый цветок. К меловому периоду цветковые растения уже начали
теснить хвойные и саговники.
Мезозой, особенно юру, можно назвать царством рептилий (о гигантских
рептилиях юры рассказано в статье «Динозавры»). Но ещё в самом начале мезозоя, ко-
гда рептилии только шли к своему господству, рядом с ними появились мелкие,
покрытые шерстью теплокровные животные — млекопитающие. Долгие 100 миллионов
лет они жили рядом с динозаврами, почти незаметные на их фоне, терпеливо
дожидаясь своего часа.
В юре у динозавров появились и другие теплокровные соперники — первоптицы
(археоптериксы). Они имели ещё очень много общего с рептилиями: например,
челюсти, усеянные острыми зубами. В меловом периоде от них произошли и
настоящие птицы.
В конце мелового периода климат на Земле стал холоднее. Природа уже не
могла прокормить животных, весивших более десяти килограммов. (Правда, есть
научные теории, иначе объясняющие вымирание динозавров.) Началось массовое
вымирание (растянувшееся, однако, на миллионы лет) гигантов-динозавров. Теперь
освободившееся место могли занять звери и птицы.
Отпечаток археоптерикса.
ЭРА НОВОЙ ЖИЗНИ (КАЙНОЗОЙСКАЯ). Кайнозойская эра, начавшаяся «за полчаса до
полуночи» (67 млн. лет назад), стала царством птиц, млекопитающих, насекомых
и цветковых растений. Она продолжается и сейчас.
Учёные разделяют её на 3 периода: палеоген, неоген и антропоген. Последний
из этих периодов, в котором появляется человек, начался около 2 млн. лет на-
зад (по нашему счёту — 50 секунд назад). А время существования всей
человеческой цивилизации (если считать её возрастом 10 тыс. лет) на нашей шкале —
всего «четверть секунды»!
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА. Впервые человек стал задумываться о своём
происхождении очень давно, в доисторические времена. Каждое племя имело свой тотем —
священное животное, от которого, как считалось, оно вело свой род. Это могли
быть птица, олень, медведь и т. д. Почитание тотемов и теперь сохранилось у
некоторых племён, живущих по обычаям предков. Очевидно, что на заре своей
истории человек не видел ничего зазорного в том, что произошёл от животных, и
это даже являлось предметом своеобразной гордости.
Но в христианских странах вплоть до XIX в. подобные предположения считались
абсолютно недопустимыми. Впрочем, смельчаков, рискующих опровергать теорию о
сотворении человека Богом из глины на шестой день творения, почти и не
находилось . Противники эволюционных идей даже создали особое учение —
креационизм, научно обосновывавшее акт божественного творения. В XIX в. креационизм
составлял вполне серьёзную научную оппозицию теориям эволюции. Виднейшим из
биологов-креационистов был Жорж Кювье. Даже сейчас, согласно опросам, большая
часть американских студентов, например, продолжает верить в то, что человек
сотворен Богом, как сказано в Библии.
Среди биологов по этому поводу бытует такая шутка: «Десять тысяч лет спустя
существа, населяющие Землю, будут с негодованием отрицать своё происхождение
от человека».
Чарлз Дарвин в своём прославленном труде «Происхождение видов» (1859 г.)
весьма вскользь коснулся вопроса происхождения человека, заметив лишь, что на
него также «будет пролит свет». Однако уже этот скромный намёк вызвал целый
шквал негодования. Философ и историк Томас Карлейль назвал книгу Дарвина
«евангелием грязи». Лишь 12 лет спустя Дарвин выпустил отдельную книгу
«Происхождение человека и половой отбор».
Как же вопрос о происхождении человека решается современной наукой? Человек
разумный (Homo sapiens) относится к семейству людей, подотряду
человекообразных обезьян отряда приматов.
Первые приматы появились около 70 млн. лет назад, первые человекообразные
обезьяны — 34 млн. лет назад.
В последнее время учёные предложили совершенно новый способ определения
степени родства любых живых организмов. Они сравнивают, насколько совпадает
строение ДНК двух живых существ (см. ст. «Генетика и генетическая
информация») . Чем меньше совпадений — тем дальше родство. Этот метод применили и к
человекообразным обезьянам. После сравнения выяснилось, что человек
отличается от шимпанзе всего на 2,5%, немногим больше — от гориллы, а от низших
обезьян — более чем на 10%.
Но всё это отнюдь не означает, что ныне живущие шимпанзе или гориллы —
точные копии предков человека. Просто у человека с этими обезьянами имеется
общий предок. Учёные назвали его дриопитеком (по-латыни — «древесная
обезьяна») , т. к. он обитал на деревьях. В 1856 г. во Франции отыскали части
скелета этого пращура шимпанзе, гориллы и человека.
Сравнительный ряд скелетов, свидетельствующий о различии и сходстве в их
строении (слева направо): гиббон, орангутан, горилла, неандерталец,
современный человек.
Во времена жизни дриопитеков значительную часть суши затронуло изменение
климата: тропические джунгли исчезали и сменялись пространствами, лишёнными
лесов. Это обстоятельство не могло не сказаться и на образе жизни животных.
Иные отступали под прикрытие исчезающего леса, другие старались
приспособиться к жизни на открытой местности. Так жизнь заставила дриопитеков «спуститься
с деревьев на землю».
Австралопитеки (по-латыни — «южные обезьяны»), обитавшие в степях Африки,
сделали ещё два шага от животного к человеку. Первым их «достижением» стало
прямохождение, о чём свидетельствует строение тазовых костей австралопитеков.
Хождение на двух ногах, кстати говоря, принесло человеку массу неудобств.
Скорость его передвижения сразу замедлилась, роды стали мучительными (в
отличие от четвероногих). Но, видимо, преимущества этого способа передвижения
перевешивали. В чём же они заключались? Высвободились две передние конечности —
руки. Теперь в них можно было держать камни, палки, другие орудия. Орудия,
как известно, могут применять многие звери и птицы. (К примеру, стервятники
разбивают страусиные яйца, бросая в них камни, — см. ст. «Дневные хищные
птицы».) Но в жизни предков человека орудия стали приобретать всё большую, неви-
данную прежде роль.
Австралопитеки, судя по всему, ещё не обрабатывали своих орудий, а просто
использовали то, что находили: помимо палок и камней крупные кости, рога
антилоп. Ими можно было, например, отбить от стада и убить антилопу, отогнать
хищника от его добычи.
Вторым «достижением» австралопитеков стала постепенная утрата «шубы из
густой шерсти». Уместная во влажных джунглях, в жаркой и сухой саванне она
только мешала, затрудняя охлаждение организма.
Первый череп австралопитека был обнаружен в Южной Африке в 1924 г. , а
наиболее полный скелет, в котором сохранилось 40% костей, — в 1974 г. в Эфиопии.
Принадлежал он 40-летней женщине, жившей 3 млн. лет тому назад, которую
учёные прозвали «Люси».
Следующий в эволюционной лестнице — уже «первый человек», первый
представитель рода Homo. Это человек умелый (Homo habilis). Французский писатель Ж.
Рони-старший в романе «Борьба за огонь» так описывает встречу своего героя
Нао (современного человека) с «рыжими карликами»:
«Что За крохотный народец! Самый высокий из них приходился по грудь Нао! У
них были круглые головы, треугольные лица, кожа — цвета охры. Сын Леопарда
рассматривал их с удивлением. Он принял бы их за детей, если бы не старческий
вид некоторых из них, бороды, покрывавшие пучками их лица, если бы не оружие
в их руках». «Рыжие карлики» вполне подходят под описание Homo habilis,
данное учёными.
В 1960 г. английский антрополог Луис Лики нашёл в ущелье Олдовай (Танзания)
рядом с останками «человека умелого» самые древние орудия, созданные
человеческими руками. Надо сказать, что даже примитивный каменный топор выглядит
рядом с ними так же, как электрическая пила рядом с каменным топором. Эти
орудия — всего лишь расколотая под определённым углом галька, слегка
заострённая. (В природе таких расколов камня не встречается.) Возраст «олдовайской
галечной культуры», как её назвали учёные, — около 2,5 миллионов лет!
Человек делал открытия и создавал орудия труда, а эти орудия изменяли
самого человека, оказывали решающее влияние на его эволюцию. Например,
использование огня позволило коренным образом «облегчить» череп человека, уменьшить
его вес. Приготовленная на огне пища в отличие от сырой не требовала таких
мощных мышц для её пережёвывания, а более слабым мышцам для закрепления на
черепе уже не требовался теменной гребень. Племена, изготовлявшие лучшие
орудия (как позднее более развитые цивилизации), побеждали отстающие в своём
развитии племена и вытесняли их в бесплодную местность. Изготовление более
совершенных орудий усложняло внутренние взаимоотношения в племени, требовало
большего развития и объёма мозга.
Мозг обезьян и человека (слева направо): гиббон,
шимпанзе , горилла, человек.
Галечные орудия «человека умелого» постепенно сменились ручными рубилами
(камни, оббитые с двух сторон), а затем скребками и наконечниками.
Другая ветвь эволюции рода Homo, стоящая, по оценкам биологов, выше
«человека умелого», — человек выпрямленный (Homo erectus). К этому виду относят
питекантропа (по-латыни — «обезьяночеловека») , синантропа («китайского
человека» — его останки были найдены в Китае) и некоторые другие подвиды. Их
часто называют обезьянолюдьми. «Человек выпрямленный» уже не бежал в панике от
огня, как все остальные звери, а сам разводил его (впрочем, есть
предположение, что и «человек умелый» уже поддерживал огонь в тлеющих пнях и
термитниках) ; не только раскалывал, но и обтёсывал камни, в качестве посуды
использовал обработанные черепа антилоп. Одеждой «человеку умелому», видимо, служили
шкуры убитых зверей. Правая рука его была более развита, чем левая. Вероятно,
он владел примитивной членораздельной речью. Пожалуй, издалека его можно было
бы принять за современного человека.
И, наконец, вид, к которому принадлежат и живущие сейчас люди, — человек
разумный (Homo sapiens). Биологи выделяют в нём два подвида. Менее развитый,
ныне вымерший — человек разумный неандертальский, или неандерталец, названный
так в честь долины Неандерталь в Германии, где в 1856 г. были впервые найдены
останки этих людей. 100 тыс. лет назад неандертальцы широко заселяли Евразию
и Африку. Рост их (около 155 см) уступал росту современных людей, у
неандертальцев был скошенный низкий лоб, надбровья сильно выдавались вперёд. Учёные
не считают живущих ныне людей потомками неандертальцев. Последние
неандертальцы жили 28 тыс. лет назад среди людей современного типа и, судя по всему,
были истреблены ими. О неандертальцах и первобытных людях современного типа
(этот подвид учёные называют человек разумный разумный) рассказано также в
статье «Первобытный мир».
Помимо перечисленных основных ветвей в эволюции человека, всегда
существовали и второстепенные, «слепые», «тупиковые» ответвления эволюционного
развития. Например, огромные человекообразные обезьяны (гигантопитеки и мегантро-
пы). Встречу с ними также описывает Рони-старший в своём произведении:
«На полянку выскочило из серо-зелёного мрака сильное и гибкое существо.
Никто не мог бы сказать — передвигалось ли оно по-звериному, на четырёх ногах,
или на двух, как люди и птицы. Лицо у него было огромное, челюсти, как у
гиены, череп приплюснутый, грудь мощная, как у льва. ...Нао восхищался их силой,
равной, пожалуй, только силе медведя, и думал, что, если бы они только
захотели , они легко могли бы уничтожить и рыжих карликов, и кзаммов, и улам-
ров...» (Кзаммы — так писатель назвал неандертальцев; уламры — племя
современных людей, к которому принадлежит герой романа.)
Писатель указывает, что поскольку эти существа «питались только растениями,
а выбор их был более ограничен, чем у оленей или зубров, то поиски пищи
требовали много времени и большой внимательности».
Надо сказать, что мясная пища сыграла очень важную роль в развитии
человеческого разума. Жизнь человекообразных обезьян, питающихся растениями
(например, горилл), представляет собой почти непрерывный процесс добычи пропитания.
Чтобы насытиться, горилле необходимо поглотить огромное количество пищи. Этим
животные заняты с утра до вечера. Мясная пища в сравнении с вегетарианской
экономит гораздо больше «свободного времени».
Одним из результатов (надо сказать, довольно печальным) предпочтения
человеком мясной пищи стало людоедство (каннибализм), сохранявшееся на протяжении
почти всей истории человечества. На раскопанной археологами древней стоянке
«человека разумного» на острове Ява, например, найдены 11 черепов с
проломленными основаниями, принадлежавшие представителям вида «человек
выпрямленный». Это — свидетельство каннибализма. Вот как, оказывается, складывались
взаимоотношения представителей различных видов рода Homo. (Правда, надо
заметить, что чаще древние люди поедали представителей собственного вида, а не
других видов рода Homo.)
Но и неандертальцы, питекантропы и представители других видов и подвидов
этого рода тоже, судя по всему, были далеко не безобидны. Возможно, живущие в
фольклоре многих народов представления о диких косматых людоедах, обитающих в
лесу, — слабый отзвук тех далёких схваток.
РАСЫ. Человеческие расы складывались в течение сотен тысяч лет. Смуглой и
чёрной кожу людей жарких стран «сделало» солнце. Чем темнее была кожа, тем
лучше защищала она от солнечных ожогов, позволяя её обладателям дольше
прожить и оставить больше потомства. Курчавые волосы негров — тоже защита от
солнца. «Подушка» из них предохраняет голову от перегрева.
Узкий разрез глаз, возникший у представителей монголоидной расы,
предохранял такие глаза от засорения песком и пылью, приносимыми ветром пустынь
Центральной Азии.
У монголоидов и негроидов почти не встречается пышной растительности на
лице . Наоборот, у европеоидов, живших в холодной зоне, она делала чуть теплее
вдыхаемый воздух, защищала от холода горло.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ РАСЫ:
1. Монголоид.
2. Европеоид.
3. Австралоид.
4. Негроид.
СКОЛЬКО ЛЮДЕЙ ЖИЛО НА ЗЕМЛЕ? Согласно подсчётам учёных, за всё время
существования человека на Земле жило около 100 млрд. людей. Это значит, что
каждый двадцатый из всех живших на нашей планете людей живёт в настоящее время.
При этом, когда возводились египетские пирамиды (примерно 4 тыс. лет назад),
в мире жило 50 млн. человек (сегодня столько живёт в одной только Англии!), в
начале нашей эры — 200 млн. Численность населения планеты в первой половине
XIX в. перевалила за миллиард, а в XX в. она увеличилась более чем втрое.
БАКТЕРИИ
Трудно найти место на земном шаре, где не было бы мельчайших живых существ
— бактерий. Их находили в струях гейзеров с температурой около 105° С, в
сверхсолёных озёрах, например в знаменитом Мёртвом море. Живые бактерии были
обнаружены в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли 2—3 млн. лет. В океане,
на глубине 11 км; на высоте 41 км в атмосфере; в недрах земной коры на
глубине в несколько километров — везде находили бактерии.
Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы;
остаются жизнеспособными, получив дозу радиации, в 10 тыс. раз превышающую
смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком
вакууме; не погибали в открытом космосе, помещённые туда на 18 ч, под
смертоносным воздействием солнечной радиации.
Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их жизни.
Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу тем
или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зелёные растения, сами
производят органические вещества с помощью солнечных лучей. Только кислород в
отличие от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.
Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих организмах, могут
стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из множества своих
тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и ловят туда свою
добычу (например, простейших).
Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами, как аммиак,
соединения железа, серы, сурьмы.
Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 мин в
благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если, например,
в организм человека попала всего одна такая бактерия, то через 12 ч их может
стать уже несколько миллиардов.
БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ. Мы уже упомянули о болезнетворных бактериях. Их
вредное воздействие человек ощутил на себе, вероятно, гораздо раньше, чем
смог оценить пользу1, приносимую их полезными «сородичами».
ЧУМА. «Чёрной смертью» в древности и в Средние века называли эту болезнь,
внушавшую людям панический ужас. В VI в. эпидемия чумы погубила 100 млн.
человек. Некоторые государства, например Византийская империя, почти полностью
обезлюдели.
С 134 6 по 1351 г. от чумы («великого мора», как тогда говорили) погибло 24
млн. человек — четверть населения тогдашней Европы. Часто лишь последняя
горстка уцелевших — 5—10 человек — покидала опустевший город с многотысячным
прежде населением.
Рассказом об эпидемии чумы в 1348 г. начинает свою книгу «Декамерон»
итальянский писатель эпохи Возрождения Джованни Боккаччо: «В начале болезни у
мужчин и женщин показывались под мышками какие-то опухоли, разраставшиеся до
величины обыкновенного яблока или яйца; народ называл их бубонами. В короткое
время эта смертоносная опухоль распространялась на другие части тела, а затем
признак указанного недуга изменялся в чёрные и багровые пятна, появлявшиеся
на всех частях тела. Казалось, против этой болезни не помогали и не приносили
пользы ни совет врача, ни сила лекарства... не помогали против неё ни
мудрость, ни предусмотрительность человека. Почти все умирали на третий день по-
Некоторые бактерии постоянно обитают в кишечнике человека и вносят свою долю в процесс
пищеварения, в младенчестве - молочнокислые, Затем кишечная палочка. Сбраживание молока
осуществляется молочнокислыми бактериями.
еле появления указанных признаков.
Сколько больших дворцов, когда-то полных челяди, господ и дам, опустели до
последнего служителя включительно! Сколько крепких мужчин, красивых женщин,
прекрасных юношей утром обедали с родными, а на следующий вечер ужинали со
своими предками на том свете!»
Помимо уже упомянутого «Декамерона» эпидемия чумы послужила основой сюжета
многих художественных произведений. Достаточно назвать «Пир во время чумы»
Александра Пушкина, рассказ Эдгара По «Король Чума» и роман Альбера Камю
«Чума» .
Кроме человека чумой болеют различные грызуны — крысы, суслики, мыши.
Переносят чуму живущие на этих животных блохи. Поэтому чума время от времени
вспыхивает среди диких грызунов в необжитых местах и сохраняется в этих
природных очагах. (Кстати говоря, роман Камю как раз и начинается с описания
катастрофической вспышки чумы среди городских крыс.) С плохо выделанной шкуркой
суслика или с блохами чума передаётся людям. Начинается эпидемия. Особенно
опасна (она приводила к гибели 100% заболевших) и заразна лёгочная форма
чумы, которая передаётся через воздух.
В XX в. эпидемии чумы практически перестали грозить человеку. Почему это
произошло? Конечно, сыграла свою роль планомерная борьба с этим заболеванием.
Почти исчезла, вытесненная серой крысой, чёрная крыса, блохи которой служили
переносчиками заболевания. Но всё-таки исчерпывающий и точный ответ на
вопрос, почему прекратились эпидемии чумы, ещё не найден2.
ТУБЕРКУЛЁЗ. Зловещие симптомы туберкулёза лёгких (чахотки) — слабость,
одышка, а при далеко зашедшей болезни и кровохарканье — были знакомы ещё
жителям Древнего Египта и людям, жившим сотни тысяч лет назад. Это показали
исследования их останков.
В древности и в Средние века бытовало поверье, что венценосные особы могут
излечивать туберкулёз своим прикосновением. Английский король Карл II в XVII
в. прикоснулся более чем к 90 тыс. больных. За «лечение» взималась немалая
плата, шедшая в королевскую казну.
Только в XIX в. появились первые туберкулёзные санатории. Но настоящая
борьба с этой болезнью началась после открытия Робертом Кохом туберкулёзной
бактерии в 1882 г.
Туберкулёз не побеждён окончательно и сегодня. В бывшем Советском Союзе
рассадником туберкулёза стали тюрьмы и лагеря, где этим заболеванием
заражается значительная часть заключённых.
ХОЛЕРА. Холеру часто сравнивают с чумой — из-за её скоротечности и
смертоносности. В Европу холера была Занесена только около 1816 г. из Индии, где
была известна с древнейших времён. В России до 1917 г. холерой переболело
более 5 млн. человек, причём половина из них погибла.
Поэт Владимир Маяковский, бравшийся за всякую агитационную работу, даже
написал стихотворные разъяснения к плакату, посвященному борьбе с холерой:
«Гражданин! Чтоб не умереть от холеры, заранее принимай такие меры. Не пей
сырой воды. Воду оную пей только кипячёную. Также не пей на улице кваса. Воду
кипятить — работы масса. Чтоб с квасом своим поспеть рано, просто
приготовляют его из-под крана... »
К концу XX в. эпидемии холеры благодаря профилактике стали достаточно
редки .
2 Возможно, в человеческой популяции остались только устойчивые к чуме мутанты (10-15
человек из многотысячного города). Замечено было также, что те, кто легко Заболевают герпесом
(вирус) - не болеют чумой.
СТОЛБНЯК. Бактерии, вызывающие эту болезнь, могут попасть в кровь человека
порой через самую ничтожную царапину вместе с частицами почвы. Скрытый период
болезни длится от недели до месяца, затем у больного начинаются судороги,
мышцы деревенеют, на лице застывает гримаса «сардонического смеха». Столбняк
поражает нервную систему и заканчивается смертью.
В XX в. врачи сумели победить эту болезнь с помощью профилактических
прививок. За годы Первой мировой войны в британской армии на каждую тысячу раненых
приходилось 3 случая заболевания столбняком, а за всю Вторую мировую войну
среди британских солдат было отмечено всего 35 случаев столбняка.
ПРОКАЗА. Эта болезнь, постепенно разрушающая тело человека, обладает
удивительным коварством. Её скрытый период может продолжаться от года до
нескольких лет. Медленное разрушение организма также растягивается порой на годы и
десятилетия. Прежде общество весьма жестоко обходилось с заболевшими: их
лишали всех гражданских прав, фактически объявляли «мёртвыми при жизни»,
ссылали в специальные охраняемые лечебницы (лепрозории), где они обречены были
проводить остаток жизни в обществе других прокажённых.
И сейчас проказа трудно поддаётся лечению. Больные, хотя их уже не так
много, по-прежнему вынуждены долгие годы проводить в лепрозориях.
Кроме человека проказой страдают только одни, весьма экзотические животные
— броненосцы. Это сильно затрудняло изучение болезни.
Мы рассказали лишь о немногих бактериальных заболеваниях человека. Среди
других таких болезней — дифтерия, менингит, брюшной тиф, дизентерия,
сибирская язва. До XX в. болезнетворные бактерии и вирусы (см. ст. «Вирусы») были
основной причиной смерти людей. Благодаря достижениям современной медицины
они отступили на третье место после атеросклероза и рака, которым принадлежит
сейчас печальное первенство.
ПОЛЕЗНЫЕ БАКТЕРИИ. Мы живём в мире, плотно заселённом бактериями. Например,
в слое почвы толщиной 30 см и площадью 1 га содержится от 1, 5 до 30 т
бактерий. В каждом грамме парного молока бактерий почти столько же, сколько людей
на Земле. Живут они и внутри нашего организма. В полости рта человека обитает
несколько сот разновидностей бактерий. На каждую клетку человеческого
организма приходится около десяти клеток бактерий, живущих в том же организме.
Конечно, если бы все эти бактерии были вредоносны для человека, вряд ли
люди смогли бы выжить в таком окружении. Но, оказывается, эти бактерии не
только не вредны человеку, а, наоборот, весьма ему полезны.
У новорождённого ребёнка слизистая оболочка кишечника стерильна. С первым
глотком молока в пищеварительную систему человека устремляются
микроскопические «жильцы», становясь на всю жизнь его спутниками. Они помогают человеку
переваривать пищу, производят некоторые витамины.
Многим животным бактерии просто необходимы для жизни. Например, пищей
копытных животных, грызунов, как известно, служат растения. Основную массу
любого растения составляет клетчатка (целлюлоза). Но, оказывается, переваривать
клетчатку зверям помогают бактерии, живущие в особых отделах желудка и
кишечника .
Мы знаем, что гнилостные бактерии портят пищевые продукты. Но этот вред,
который они приносят человеку, — ничто по сравнению с пользой, которую они
приносят природе в целом. Эти бактерии можно назвать «природными санитарами».
Разлагая белки и аминокислоты, они поддерживают круговорот веществ в природе.
Бактерии помогают находить применение отходам животноводства. Из миллионов
тонн жидкого навоза, накапливающегося на фермах, бактерии в специальных уста-
новках могут производить горючий «болотный газ» (метан). Токсичные вещества,
содержащиеся в отходах, при этом обезвреживаются, вдобавок вырабатывается
немалое количество топлива. Точно так же бактерии очищают сточные воды.
Всем живым организмам, чтобы создавать белки, необходим азот. Нас окружают
настоящие океаны атмосферного азота. Но ни растения, ни животные, ни грибы
усваивать азот прямо из воздуха не способны. Зато это умеют делать особые
(азотфиксирующие) бактерии. Некоторые растения (например, бобовые, облепиха)
на своих корнях образуют специальные «квартиры» (клубеньки) для таких
бактерий. Поэтому люцерну, горох, люпин и другие бобовые часто высаживают на
бедных или истощённых почвах, чтобы их бактерии «подкормили» почву азотом.
Простокваша, сыр, сметана, масло, кефир, квашеная капуста, маринованные
овощи — всех этих продуктов не существовало бы, не будь молочнокислых
бактерий. Человек использует их с древнейших времён. Кстати говоря, простокваша
усваивается втрое быстрее молока — за час организм полностью переваривает 90%
этого продукта. Без молочнокислых бактерий не было бы и силоса, идущего на
корм скоту.
Известно, что если долго хранить вино, оно постепенно превращается в уксус.
Об этом люди знали, вероятно, с тех пор, как научились делать вино. Но лишь в
XIX в. Луи Пастер (см. ст. «Луи Пастер») установил, что это превращение
вызывают попавшие в вино уксуснокислые бактерии. С их помощью получают уксус.
Различные бактерии помогают человеку изготавливать шёлк, производить кофе,
табак.
Один из самых перспективных способов применения бактерий был открыт только
к концу XX в. Оказывается, можно ввести в организм бактерии ген какого-либо
нужного человеку белка (хотя и совершенно не нужного бактерии) — например,
ген инсулина. Тогда бактерия начнёт его вырабатывать. Прикладная наука,
которая делает возможным проведение подобных операций, называется генной
инженерией. После долгого и трудного поиска учёным удалось наладить бактериальное
«производство» этого вещества (инсулина), жизненно необходимого больным
диабетом. В будущем, вероятно, станет возможно по заказу превращать бактерии в
микроскопические «фабрики» по производству тех или иных белков.
МОЖНО ЛИ УВИДЕТЬ БАКТЕРИИ? Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок»
с бактериями, не подозревая об их существовании. Первым человеком,
наблюдавшим бактерии в микроскоп, был Антони ван Левенгук, и было это в 1676 г. (см.
ст. «Антони ван Левенгук»).
А можно ли увидеть бактерии невооружённым глазом? Есть среди бактерий и
настоящие гиганты, например пурпурная серобактерия — длиной до 1/20 мм. Пару
таких бактерий вполне можно увидеть невооружённым глазом.
Большинство бактерий в десятки раз меньше. Но даже самые мелкие бактерии,
когда они образуют большие скопления, увидеть ничего не стоит. На месте од-
ной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной среды, уже
через несколько часов образуется видимая невооружённым глазом колония-бугорок.
Взглянув на цвет и форму колонии, опытный специалист сразу определит, с
бактериями какого вида он имеет дело.
Бывают жёлтые, красные, синие бактерии. Выдающийся английский биолог
Александр Флеминг любил в свободное время делать цветные рисунки, причём в
качестве красок он использовал... бактерии. Он наносил на контуры рисунка
питательный бульон с соответствующими бактериями, помещал рисунок в тепло и
получал цветное изображение.
СТРОЕНИЕ БАКТЕРИЙ. Каково же строение этих микроскопических существ, столь
необходимых природе и человеку, но способных приносить и немалые бедствия?
Организм бактерий состоит из единственной клетки. Клетка эта устроена со-
вершенно иначе, чем клетки растений, животных и грибов. Если у них клетки
многочисленными перегородками (мембранами) разгорожены на специальные отсеки,
где осуществляются процессы дыхания, питания, фотосинтеза и т. д., то у
бактерии «разгораживание» находится в самой зачаточной стадии. Самое главное
отличие — у бактерии отсутствует ядро (см. ст. «Клетка»). Другое отличие — нет
также митохондрий и пластид.
ДНК у бактерий располагается в центре клетки, свёрнутая в хромосому. Если
«раскрутить» ДНК бактерии, длина её будет около 1 мм. Это примерно в 500 раз
короче, чем у человека (можно сказать, что примерно во столько же раз клетка
бактерии проще клетки человека).
Двигается бактерия с помощью жгутика. Об этом рассказано в статье
«Движение» .
И ещё одна интересная способность бактерий. В неблагоприятных условиях они
часто могут превращаться в споры. Такие споры остаются живыми десятки и сотни
лет. (А в исключительных случаях, как уже было сказано, даже миллионы лет.)
Строение бактерии. В центре клетки — ДНК, свёрнутая в кольцо.
ПОБЕДЕНИЕ БАКТЕРИЙ. Поведение бактерий, как можно догадаться, не отличается
особенной сложностью. Но даже бактерии поддаются, как оказалось, некоторой
простейшей «дрессировке». Учёным удалось, подвергая бактерии на свету
электрошоку, выработать у них «нелюбовь» к свету. Бактерии начинали передвигаться
в менее освещенную сторону. «Светобоязнь» сохранялась на протяжении двух
часов .
Любопытно поведение одной из самых быстрых бактерий — бделловибриона. За
секунду эта бактерия проплывает расстояние, равное 50 длинам своего тела.
Если бы человек двигался с пропорциональной скоростью, быстрота его движения
достигала бы 300 км/ч. Бделловибрион — хищник, своеобразная «пиявка» мира
бактерий. Кстати, и название его произошло от латинского слова «бделлус» —
«пиявка». Разогнавшись, бделловибрион с силой ввинчивается в другую бактерию,
после чего высасывает из неё питательные вещества. Спустя пару часов из
опустевшей оболочки жертвы выплывают на поиски добычи новорождённые бактерии-
хищники.
Некоторым бактериям присуща даже способность к «самопожертвованию». Если
рядом с колонией кишечной палочки появляется колония другой бактерии-
конкурента, одна кишечная палочка из каждых нескольких тысяч начинает
вырабатывать ядовитое для враждебной бактерии вещество. Но и сама она погибает от
самоотравления, защищая своих сородичей.
Наряду с «индивидуальным» некоторые бактерии способны и к «массовому»
самопожертвованию. При недостатке пищи большая часть колонии бактерий может
самоуничтожиться, распавшись на части. Питательные вещества погибших прокормят
остальных.
Бактерии способны к довольно сложному «общению» друг с другом. К примеру,
некоторые зелёные бактерии, не умеющие передвигаться, могут прилепиться к
другим, подвижным бактериям. После этого они начинают управлять их
поведением, направляя их к свету.
ВИРУСЫ
ОТКРЫТИЕ ВИРУСОВ. Начав свою борьбу против оспы и бешенства, Дженнер и
Пастер ещё не знали, что имеют дело с совершенно необычными возбудителями,
невидимыми в световые микроскопы.
Впервые этот факт в отношении одного из вирусов точно установил русский
ботаник Дмитрий Ивановский в 1892 г. Он искал возбудителя болезни табака, при
которой листья растения становятся пятнистыми — табачной мозаики. Ивановский
процедил сок больного растения сквозь тончайший фарфоровый фильтр, не
пропускавший бактерии. Но этот процеженный сок продолжал заражать другие растения!
В течение следующего десятилетия было доказано, что возбудители и других
болезней — бешенства, ящура, жёлтой лихорадки — также по своим размерам
гораздо меньше самых небольших бактерий. Новооткрытые существа назвал вирусами
(по-латыни это слово означает «яд») в 1899 г. нидерландский ботаник и
микробиолог Мартин Бейеринк.
Среди вирусных заболеваний — грипп, энцефалит, корь, свинка, краснуха,
гепатит , орнитоз и другие. Остановимся на некоторых из них.
ОСПА. Древние индийские и китайские рукописи доносят до нас описания
страшных эпидемий чёрной, или натуральной, оспы. У заболевшего начинался жар,
возникали головная боль, общая слабость. Через 3—4 дня всё тело покрывалось
наполненными жидкостью пузырьками (оспинами). Болезнь тянулась около двух
недель, причём до 40% больных погибало. Тяжелее всего болели дети. У
переболевших на месте оспин образовывались рубцы (рябины). Иногда оспины высыпали на
глазах, что вело к слепоте.
Порой оспа лишала зрения или обезображивала внешний облик населения целых
стран. Когда оспа уродовала целые страны, особенно ценилась красота женщин,
избежавших заболевания оспой.
В некоторых странах существовала даже вера в особые божества,
предохранявшие от оспы. В Корее, если где-нибудь начиналась эпидемия оспы,
считалось , что эту местность посетил дух, которого звали «уважаемый гость оспа».
Ему ставили алтарь, куда приносили лучшие кушанья и вино.
В VI в. н. э. эпидемия оспы спасла от уничтожения город Мекку, поразив
осаждавшую его стены эфиопскую армию.
В Европу оспа попала позже, чем на Восток, — в эпоху средневековья. Впервые
попадая в новые страны, эта болезнь бушевала с особенной силой. В Исландии в
1707 г. от оспы погибло более двух третей населения.
Особенно опасна оспа для людей с нулевой группой крови. Когда оспа попала в
Америку, индейцы — а у них преобладала нулевая группа крови — вымирали от бо-
лезни целыми племенами. В одном индейском поселении после эпидемии оспы из
более чем тысячи жителей выжили только четыре человека! Не случайно, когда
способ борьбы с оспой был всё-таки найден, индейские вожди преподнесли
открывшему его англичанину Эдварду Дженнеру особый подарок — почётный пояс.
В 1796 г. Дженнер своим методом оспопрививания (вакцинации) положил начало
борьбе с этим недугом. В 1967 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)
начала кампанию борьбы за окончательную ликвидацию оспы во всём мире. За 1967
г. в мире оспой переболело более 2 млн. человек. В 1971 г. был
зарегистрирован последний случай заболевания оспой в Америке, в 1976 г. — в Азии, в 1977
г. — в Африке. 23-летний житель Сомали Али Маалин стал последним человеком,
переболевшим оспой. Три года спустя, в 1980 г., ВОЗ объявила о том, что оспа
окончательно побеждена во всём мире. На всю программу ликвидации оспы было
затрачено 250 млн. долларов — это стоимость всего лишь двух ядерных подводных
лодок. Сейчас ни один житель планеты не болеет этой болезнью, и возбудитель
оспы продолжает жить только в трёх лабораториях (в США, России и ЮАР) . На
плечах детей, родившихся после 1980 г. , уже нет характерной «рябинки»
оспопрививания .
БЕШЕНСТВО. Бешенство, или водобоязнь, — смертельная болезнь человека и
животных, также известная с глубокой древности. Заболевшее животное становится
беспокойным, пугливым, перестаёт есть. Затем появляются слюнотечение,
неистовое стремление кусаться. Передаётся болезнь через укус или слюну больного
животного. При попытке пить воду возникают судороги глотательных мышц, отсюда
другое название болезни — водобоязнь. Смерть наступает через 5—6 дней после
проявления болезни от паралича и остановки дыхания.
Чаще всего бешенство встречается у собак. Болеют этой болезнью также волки,
летучие мыши, крысы, кошки, вороны, куры и т. д. Известен случай нападения на
человека бешеного воробья. Для прекращения одной из эпизоотии в Болгарии
пришлось отстрелять 200 тыс. лисиц.
В старину укусы бешеных животных прижигали раскалённым железом. Помогало
это нечасто. Первая прививка против бешенства была сделана Луи Пастером в
1885 г. Впервые ребёнок, сильно покусанный бешеной собакой, так и не заболел
водобоязнью.
Но и сейчас прививки остаются единственным надёжным средством против этой
болезни. Заболевшего человека вылечить уже невозможно. А скрытый
(инкубационный) период болезни может тянуться от 8 дней до года. Поэтому при любом укусе
животного необходимо промыть рану и немедленно обратиться к врачу. При укусе
в шею, голову, кисти рук опасен каждый день промедления.
ЧУМА XX ВЕКА. В 1981 г. среди группы жителей Сан-Франциско (США) были
обнаружены люди, больные странными и редкими формами воспаления лёгких и
различных опухолей. Заболевание заканчивалось смертью. Как выяснилось, у этих
больных был резко ослаблен иммунитет (защитные свойства) организма. Людей начали
убивать самые разнообразные микробы, в обычных условиях вызывающие лишь
лёгкое недомогание. Болезнь назвали СПИДом (синдромом приобретённого
иммунодефицита) .
Постепенно эпидемия новой болезни распространилась по всему миру.
Возбудители болезни — вирусы — были одновременно открыты биологами Монтанье во
Франции и Галло в США в 1983 г. Позднее вирусы СПИДа человека и похожие на них
были обнаружены у четырёх видов обезьян. Для человека опасны вирусы шимпанзе
(СПИД-1) и дымчатого мангобея (СПИД-2).
Вирус СПИДа не передаётся при обычных контактах (рукопожатие, поцелуй), не
переносится комарами или клещами. Передаваться болезнь может при переливании
крови, при использовании нестерильных шприцев, половым путём, а также при
вскармливании ребёнка грудным молоком. Первые полгода-год, а иногда и в
течение нескольких лет после заражения у человека не заметно никаких признаков
болезни, но он может заразить окружающих. Из-за использования грязных шприцев
нередки случаи массового заражения. К примеру, в городе Элисте в 1989 г. по
вине медперсонала больницы был заражён 31 ребёнок.
Эпидемию СПИДа можно сравнить с тлеющим, но медленно распространяющимся
пожаром. Во многих странах Африки и Латинской Америки борьба с этой болезнью
почти не ведётся. Неизвестно даже, какой процент населения уже заражён ею. По
степени его угрозы человечеству СПИД часто сравнивают с чумой и называют
«чумой XX века».
До сих пор медицина не может найти лекарство против СПИДа. Существующие
средства могут только замедлить течение болезни, но не прекратить её совсем.
Создание же вакцин против СПИДа — дело, по-видимому, столь же сложное, как и
создание вакцин против гриппа, ввиду большой изменчивости вируса.
ГРИПП. Впервые эпидемия болезни, напоминавшей грипп, была описана в 412 г.
до н.э. Гиппократом. Признаки заболевания — насморк, кашель, покраснение
глаз, повышенная температура. (Надо иметь в виду, что далеко не всякое
простудное заболевание — это грипп. Простудные болезни вызываются вирусами более
чем 200 типов. )
Когда эпидемия гриппа переходит границы континентов и охватывает весь мир,
говорят о пандемии гриппа. В XX столетии были отмечены три такие пандемии.
В конце Первой мировой войны человечество было охвачено печально знаменитой
эпидемией гриппа «испанки». Место возникновения «испанки» неизвестно. В
Испании в январе 1918 г. появились первые печатные сообщения об эпидемии.
«Испанка» обошла весь мир, заразив около 1,5 млрд. людей и миновав лишь несколько
Затерянных в океане островков, например остров Святой Елены. Она унесла 20
млн. человеческих жизней — больше, чем Первая мировая война.
В 1957 г. около 1 млрд. людей заболели «азиатским гриппом», погибло более 1
млн. человек. В 1968—1969 гг. на планете свирепствовал «гонконгский грипп».
Число эпидемий гриппа, как ни странно, возрастает с каждым столетием. В XV
в. было 4 эпидемии гриппа, в XVII в. — 7, а в XIX в. — уже 45! 300 лет назад
грипп «путешествовал» по планете неспешно, в почтовых дилижансах и на
парусных кораблях. В XX в. скорость распространения эпидемий сравнялась со
скоростью сверхзвуковых самолётов. «Испанка» обошла мир за полтора года, а
«азиатский грипп» — всего за 7 месяцев.
Почему до сих пор нет надёжных прививок против гриппа? Оказывается, его
возбудитель поразительно быстро эволюционирует, изменяется. Не успевают врачи
создать вакцину против одной формы гриппа, как возбудитель болезни появляется
уже в новом обличье.
Периодичность появления нового, сильно изменённого возбудителя-«оборотня» —
около 12 лет. Но более слабые эпидемии гриппа возникают ежегодно.
ДРУГИЕ ВИРУСНЫЕ БОЛЕЗНИ. Корь — болезнь, которой в детском возрасте
Заболевают почти все. Признак кори — появление сыпи, сначала на лице, а затем и по
всему телу. У европейцев корь, как правило, заканчивается выздоровлением. Но
она приводила к массовому вымиранию американских индейцев, и сейчас
свирепствует в некоторых африканских странах, унося много жизней.
Свинка — другая детская болезнь, при которой сильно опухают слюнные железы,
расположенные возле ушей, и лицо больного приобретает характерный вид (за что
болезнь и получила своё название).
Полиомиелитом, или детским параличом, тоже чаще заболевают дети. Им
страдали ещё жители Древнего Египта, о чём свидетельствуют барельефы, изображающие
людей, искалеченных этой болезнью. Эпидемии полиомиелита уже в XX в. порой
охватывали десятки тысяч людей, превращая их в калек. Открытая в 1957 г.
вакцина в десятки и сотни раз снизила заболеваемость.
Ящур — болезнь копытных животных, которой иногда заражается и человек. У
человека при ящуре появляется сначала жжение, а затем мелкие язвочки на
поверхности рта и языка. Когда в начале XX в. ящур был Завезён в Новый Свет,
для прекращения эпизоотии в США пришлось забить 160 тыс. голов крупного
рогатого скота и отстрелять более 20 тыс. диких оленей. В 1968 г. в Англии
пришлось уничтожить 0,5 млн. животных.
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ВИРУС? Вирусы — частицы, имеющие настолько простое строение,
что их нередко вообще не считают живыми. Средний вирус примерно в 50 раз
меньше бактерии. Вирусы находятся как бы на самой границе живого и неживого.
Но если всё же считать их живыми, то они окажутся самой многочисленной формой
жизни на Земле.
Строение вируса табачной мозаики. Нить РНК окружают
«кирпичики» белка.
Вирусы не могут самостоятельно жить и размножаться, и делают это только
внутри чужих клеток. Сами по себе вирусы — часто просто кристаллы из
органических веществ.
Заражение вирусами иногда сравнивают с взятием пиратами на абордаж
торгового корабля. Вирус-«пират» берёт на абордаж чужое судно (клетку), меняет его
«курс». По его «команде» клетка начинает производить новые вирусы. Пираты
часто убивают захваченных ими матросов и топят судно. Точно так же
«порабощенная» вирусом клетка в конце концов обычно погибает, породив перед этим
новые легионы «оккупантов».
Действие вирусов, пожалуй, можно сравнить с действиями некоторых
конкистадоров , покорителей Нового Света. Вначале они не уничтожали сложившиеся
государства индейцев, но захватывали в плен их правителей и начинали использовать
государственный аппарат в своих целях. В конечном итоге это приводило к
крушению индейских государств.
Вирусы-«пираты» размножаются в клетках в столь огромных количествах, что
нарушают работу всего организма. Болезнь — результат этих явлений.
В вирусе обязательно присутствует молекула ДНК или РНК (где записана его
генетическая программа). Она окружена защитным чехлом из белка. Часто вирусы
прихватывают из хозяйской клетки несколько молекул белков-ферментов,
покрываются оболочкой из мембраны клетки хозяина. Программа деятельности клетки
(записанная в её ДНК) зачастую в несколько миллионов раз длиннее, чем
простенькая программа вируса. Перестройку деятельности клетки после её «оккупации»
вирусом можно сравнить с перестройкой работы сложного производства (скажем,
завода, выпускающего компьютеры) на выпуск деревянных счётов.
Правда, иногда вирус мирно «встраивает» свою генетическую программу в
генетическую программу захваченной им клетки и на протяжении жизни нескольких
поколений клеток не проявляет себя. Если продолжить сравнение вируса с
пиратским кораблём, можно сказать, что «пираты» и «купцы» неожиданно заключают мир
и объединяются друг с другом. Но такой союз часто бывает непрочен и может
внезапно распасться. Следует «бунт» вируса-«пирата», его генетическая
программа запускается, и клетка всё-таки гибнет.
Учёные называют вирусы особыми паразитами — паразитами на генетическом
уровне.
ПОЛЕЗНЫЕ ВИРУСЫ? Одна из первых попыток использования вирусов в
определённых целях была предпринята в Австралии в середине XX в. , когда там с помощью
специально завезённой болезни (кроличьего миксоматоза) попытались истребить
чрезмерно расплодившихся кроликов. Вирус быстро уничтожил 988 кроликов из
каждой тысячи, но выжившие длинноухие быстро восполнили сократившееся
поголовье . Вторая эпизоотия привела к гибели только половины поголовья кроликов, а
третья им почти не повредила. И сам вирус стал менее смертоносным, «сжился» с
кроликами.
Любопытное применение вирусам, поражающим тюльпаны, нашли некоторые
цветоводы. Цветки поражённых этим вирусом тюльпанов имеют полоски другой окраски,
и их даже порой выдают за особые сорта.
Некоторые учёные высказывают мнение, что вирусы — столь же необходимая и
полезная часть природы, как и растения, животные, грибы, бактерии. Ведь
гораздо чаще вирус не убивает клетку, а «встраивается» в неё, «сживается» с
ней. Возможно, вирусы оказывают на клетки и определённое положительное
воздействие, помогают им приспосабливаться к изменениям окружающей среды.
В будущем вирусы, вероятно, найдут широкое применение в биологии и
медицине. Искусственные вирусы смогут, например, уничтожать больные клетки, не
поражая при этом здоровые, или излечивать их, «впрыскивая» необходимый ген.
«ПОЖИРАТЕЛИ БАКТЕРИЙ». В 1917 г. французский учёный Феликс д'Эррель обратил
внимание, что какое-то существо, невидимое в обычный микроскоп, разрушает
выращенные им культуры бактерий. Заражённые бактерии набухали и лопались.
(Такие явления описывались и прежде.)
Бактериофаг («пожиратель бактерий»). Видны головка, хвост и
нити, которыми он прикрепляется к бактерии.
Д'Эррель исследовал нападающего на бактерий «невидимку» и назвал его
бактериофагом (т.е. «пожирателем бактерий»), или просто фагом. Фаги — разновид-
ность вирусов. Толстая клеточная стенка не позволяет вирусам целиком
внедриться внутрь клетки бактерии. Поэтому бактериофаги идут на «хитрость».
Бактериофаг можно сравнить с автоматическим одноразовым шприцем.
Зацепившись особыми нитями за поверхность бактерии, фаг «проедает» особым белком её
оболочку и впрыскивает внутрь бактерии свою генетическую программу,
записанную на нити РНК (или ДНК). Опустевшая оболочка фага (биологи называют её
«тенью») остаётся снаружи.
Порабощенная же бактерия начинает производить своих врагов — фагов.
Примерно через полчаса её клеточная стенка лопается и на свободу выходит сотня
новорождённых вирусов.
Фаг с лопнувшей головкой. Из головки выпала огромная нить ДНК,
до того аккуратно свёрнутая в ней.
СИНЕЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ
В отличие от всех остальных водорослей сине-зелёные водоросли не
принадлежат к царству растений. По своему строению они близки к бактериям, вместе с
которыми образуют царство доядерных (дробянок).
Самым древним ископаемым остаткам сине-зелёных водорослей — свыше 3 млрд.
лет. Скажем для сравнения, что первые наземные растения появились только 2,5
млрд. лет спустя.
Синезелёным водорослям Земля обязана кислородом своей атмосферы. Ведь
бактерии, долгое время бывшие их единственными современниками и соседями по
планете, кислород при фотосинтезе не выделяют. В этом, кстати говоря, одно из
основных различий бактерий и синезелёных водорослей.
Сейчас учёным известно около 2,5 тыс. видов синезелёных водорослей.
Встретить эти невообразимо древние организмы, когда-то создавшие на Земле
пригодную для дыхания атмосферу, можно в пресной воде любого заурядного пруда или
лужи.
По своей неприхотливости и выносливости сине-зелёные водоросли вполне могут
соперничать с бактериями. Водоросль формидиум прекрасно себя чувствует и
обильно разрастается в горячих источниках при температуре 85—93° С. А другие
синезелёные водоросли живут среди вечных снегов Антарктиды.
Синезелёные водоросли часто первыми заселяют совершенно безжизненные голые
скалы, вулканические острова. В этом им помогает то, что они, как и бактерии,
могут усваивать азот прямо из атмосферы. Поэтому ими, как «живым удобрением»,
даже подкармливают рисовые поля (добавляя их в покрывающую поля воду).
Синезелёная водоросль носток под микроскопом.
ПОЧЕМУ «СИНЕЗЕЛЁНЫЕ»? Зелёный оттенок водорослям придаёт хлорофилл, а синий
— фикоцианин. Эти вещества служат для фотосинтеза. Всего у синезелёных таких
веществ более трёх десятков. Столь большой набор их позволяет водорослям жить
даже при слабом освещении в пещерах.
Между прочим, человек нашёл самое неожиданное применение синему фикоциани-
ну. Он безвреден и поэтому используется как краситель в пищевой
промышленности. Так что крем американских и японских тортов и пирожных своей синей
окраской часто обязан синезелёным водорослям. Добывают фикоцианин из водоросли
спирулины.
СЪЕДОБНЫЕ СИНЕЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ. Ещё ацтеки собирали с поверхности озёр и
употребляли в пищу слизистую массу синезелёной водоросли спирулины. Она
богата витаминами и белками, которых в её сухой массе до 60%. Ацтеки также
высушивали эту водоросль и делали из неё лепешки. Употребляли в пищу спирулину и
жители окрестностей африканского озера Чад.
Сейчас в некоторых странах уже построены специальные фермы, где выращивают
спирулину. В США порошок спирулины рекламируется как прекрасное средство для
укрепления здоровья. Его добавляют к обычной пище. Цена порошка довольно
высока — до тысячи долларов за килограмм.
В пищу употребляют также три вида синезелёной водоросли носток. В Китае
носток войлочный образует на бесплодных почвах корочки, которые разбухают при
увлажнении. В Японии на склонах вулканов образуются студенистые пласты из
ностока. Местное население называет их «ячменным хлебом Тенгу» (Тенгу —
добрый горный дух) и употребляет в пищу.
КРАСНЫЙ ДОЖДЬ. В древнегреческих мифах повествуется о «кровавом дожде»,
который насылал на землю Зевс в знак своей скорби. Это легендарное явление
имеет вполне реальное объяснение: в каплях дождя, вероятно, было большое
количество водорослей (или простейших) красного цвета. Могла это быть, например,
синезелёная водоросль триходесмиум. Время от времени в Красном море
накапливается такое количество триходесмиума, что вода также становится красной
(за что это море и получило своё название).
ЦВЕТЕНИЕ» ВОДЫ. Иногда синезелёных водорослей в водоёме становится так
много, что вода окрашивается в сине-зелёный или коричневый цвет, приобретает не-
приятный травянистый, болотный запах и вкус. Говорят, что вода «зацвела».
Эти водоросли особенно усиленно размножаются в водоёмах, загрязнённых
сточными водами. По их количеству можно судить о чистоте воды. Чрезмерное
размножение водорослей — настоящая катастрофа. В воде не остаётся кислорода,
начинается замор рыбы, гибнут и остальные обитатели водоёма. Обилие синезелёных
водорослей может вывести из строя очистные сооружения на водопроводных
станциях.
Есть у синезелёных водорослей одно любопытное приспособление. Почему они не
тонут, держатся у поверхности воды? Оказывается, отдельные клетки в цепочках
водорослей лишаются содержимого, наполняются газом и держат их на плаву, как
поплавки.
ПРОСТЕЙШИЕ
Что такое простейшие? Под этим названием объединяется множество самых
разнообразных организмов, имеющих один общий отличительный признак: тело их
состоит всего из одной клетки. Некоторые одноклеточные по своему строению ближе
к животным, другие — к растениям. (От бактерий и синезелёных водорослей
простейших отличает наличие ядра в клетке.) Часто граница между растительными и
животными одноклеточными становится настолько зыбкой, что почти исчезает. И
это не случайно. Древних одноклеточных можно сравнить со стволом дерева, от
которого развились три ветви — царства животных, растений и грибов.
Первым человеком, увидевшим простейших под микроскопом, стал в 1676 г.
голландский натуралист Антони ван Левенгук. Своё открытие Левенгук сделал,
рассматривая под микроскопом перцовый настой, и потому назвал увиденных
«зверушек» «наливочными» или «настоечными» животными — по-латыни «инфузории» (от
слова «инфузум» — «настой»); позднее это слово приобрело более узкое
значение .
Как учёные XVII—XVI11 вв. представляли себе простейших? Среди мыслителей
того времени находились и такие, которые говорили, что сам Бог, скрыв
простейших от невооружённого глаза, выразил своё нежелание того, чтобы человек
изучал их. Достаточно сказать, что даже основатель систематики шведский
биолог Карл Линней не стал углубляться в дебри «невидимого мира» и в своей книге
«Система природы» описал его как один-единственный род, характерно названный
«хаос инфузориум».
«Блохи, жучки, паучки, до чрезмерности увеличенные, вытягивали свои
хоботки, ходили на своих длинных волосатых ножках, чудовищные муравьиные львы
хватали и раздавливали своими зубчатыми клешнями мошек, которые защищались и
бились длинными крылышками, а между ними извивались уксусные вьюны, клейстерные
угри, сторукие полипы, и изо всех промежутков глазели инфузории с искажёнными
человечьими лицами ». Эта цитата из сказки Эрнста Теодора Гофмана «Повелитель
блох» (1822 г.) наглядно иллюстрирует бытовавшие ещё в начале XIX в.
представления о мире простейших.
Одни учёные доказывали, что простейшие устроены столь же совершенно, как
высшие животные и растения, и отличаются от них только малым размером. Другие
утверждали, что простейшие — всего-навсего «комочки живой слизи», никакого
внутреннего строения не имеющие. Сегодня мы можем подвести итог этому спору.
Устроены простейшие часто даже сложнее, чем любая отдельная клетка
многоклеточного организма, но, конечно, более просто, чем такой организм в целом.
Понадобилось два столетия после открытия Левенгука, чтобы чётко отделить
простейших от иных организмов. Лишь к началу XX в. учёные проникли в мир
паразитических простейших и узнали, что такие тяжёлые заболевания, как малярия,
сонная болезнь, преследовавшие человека с древних времён, вызываются
паразитами-простейшими .
Расселены простейшие по всей поверхности нашей планеты. Их можно найти на
дне морей и океанов, в песках пустынь. Но особенно много их в почве, в
пресных водоёмах. Если условия жизни становятся совсем уж невыносимыми,
простейшее может на время «уйти от мира и замкнуться внутри себя», покрывшись
плотной оболочкой. Такое состояние называется цистой. Но зато в благоприятной
среде простейшее может размножаться (делиться пополам) с необычайной
быстротой (иногда каждые 3 ч), уступая в этом разве что бактериям. За сутки у
такого простейшего появится более 500 потомков.
Могут ли столь крошечные создания, как простейшие, серьёзно влиять на жизнь
нашей планеты? Вот небольшой пример. За всю историю Земли в её океанах
родилось и погибло бесчисленное количество крошечных одноклеточных существ. После
смерти их микроскопические минеральные скелеты опускались на дно. За десятки
миллионов лет они наслоились, образовав мощные отложения — мел, известняки.
Если взглянуть под микроскопом на обыкновенный мел, мы увидим, что он состоит
из множества раковинок простейших.
МОЖНО ЛИ УВИДЕТЬ ПРОСТЕЙШИХ НЕВООРУЖЁННЫМ ГЛАЗОМ? Для того чтобы увидеть
многих простейших, микроскоп совсем не обязателен. Обычные размеры простейших
— от 1/20 до 1/7 мм. Глаз вполне различает предметы размером до 0, 1 мм.
А некоторых простейших можно назвать настоящими гигантами. Отдельные
инфузории достигают 1,5 мм в длину.
Но все рекорды побили некоторые раковинные корненожки. Раковины вымерших
нуммулитов иногда достигали 22 см в диаметре! Кстати, египетские пирамиды
почти целиком сложены из известняка, состоящего из раковинок нуммулитов. И
сейчас живут на Земле простейшие с раковиной до 5—6 см в диаметре.
Среди простейших-паразитов есть и рекордно крупные, и самые мелкие виды.
Одна из паразитических грегарин, живущих в кишечнике некоторых животных,
имеет длину до 1 см. А паразиты лейшмании, живущие внутри красных кровяных
клеток, вырастают лишь до 0, 0,002 — 0,004 мм в длину.
КЛАСС САРКОДОВЫЕ
Сюда относятся простейшие, которые при движении выпускают похожие на лапки
отростки (ложноножки) и плавно «перетекают» с места на место. Скорость их
движения невелика: около 1 см в час. Найденную добычу (например, зелёную
водоросль) они тоже начинают «обтекать» со всех сторон, пока она не оказывается
внутри их тела, — тогда они её переваривают.
В крови человека живут белые кровяные клетки, очень похожие на этих древних
существ.
К саркодовым относится 11 тыс. видов, среди которых выделяют три большие
группы: корненожки, радиолярии и солнечники (представители последних двух
групп во многом похожи).
КОРНЕНОЖКИ. Самую, пожалуй, известную из корненожек — амёбу протея — можно
поймать в небольших прудах и канавах с илистым дном. Протей — одна из самых
крупных амёб, до 0, 5 мм диаметром. Её легко увидеть невооружённым глазом.
Форма её постоянно прихотливо меняется. Если добавить в каплю воды с амёбой
какое-либо вредное вещество, она раздражённо сожмётся.
Далеко не все амёбы так безобидны, как протей. В кишечнике человека нашли
себе «пристанище» пять видов амёб. Четыре из них вполне безвредны. А вот
пятый вид — дизентерийная амёба — до поры до времени «мирный жилец», но всегда
готов перейти в неожиданную «атаку». Тогда амёбы начинают как бы
«ввинчиваться» в стенки кишок, пожирая их ткани и красные кровяные клетки. У человека в
этом случае возникает тяжёлое заболевание — амёбная дизентерия.
Амёба протей.
Как показало исследование, примерно каждый десятый здоровый человек носит в
себе дизентерийных амёб и может заражать ими других людей. До сих пор учёным
не вполне ясно, что служит толчком, превращающим амёбу из спокойного
«квартиранта» в воинственного «пожирателя».
РАКОВИННЫЕ АМЕБЫ. В прудах, моховых болотах и других пресных водоёмах живут
в больших количествах ближайшие родственники амёб — раковинные амёбы. Во всём
на них похожие, они отличаются тем, что, как улитки, прячут своё тело в
крошечных раковинках.
Строятся эти раковинки из найденных и проглоченных амёбой песчинок или из
материала, похожего на рог. Через устье (отверстие в раковинке) наружу
высовываются ложноножки. Как мы видим, эволюция простейших постепенно шла от
«бесформия», которое мы наблюдаем у амёб, ко всё более жёстко заданной форме
тела других простейших. В чём-то это можно сравнить, вероятно, с лепкой из
пластилина, когда первоначально бесформенный кусок материала приобретает всё
более чёткие очертания.
Раковинная корненожка диффлюгия и строение её раковины.
Раковинные корненожки уже не могут делиться простой перетяжкой пополам, как
это делают амёбы: ведь раковинка-то не разделится. Поэтому сначала через
устье наружу высовывается половина тела корненожки. Вокруг этой высунувшейся
части образуется новая раковинка. Через некоторое время «мостик», связывающий
родительскую и дочернюю особи, утончается и исчезает. Обе корненожки начинают
самостоятельную жизнь.
ФОРАМИНИФЕРЫ. Если раковинные амёбы — обитатели пресных вод, то фораминифе-
ры, напротив — жители морей. В некоторых морях, например в море Лаптевых,
Восточно-Сибирском море, как пишет профессор Ю.И. Полянский, фораминиферы
величиной 2—3 см почти сплошным слоем покрывают дно.
Фораминиферы. Похожие раковины можно увидеть,
рассматривая под микроскопом мел.
Фораминиферы также заключены в раковинки разнообразной, порой весьма при-
чудливой формы. Тяжесть этих раковинок заставляет их поселяться на дне, хотя
некоторые плавают и в толще воды. Таких фораминифер легко узнать: их
раковинки усыпаны длинными иглами. Это помогает простейшим «парить» в толще воды.
Раковинки фораминифер обычно многокамерные. Словно рачительный
домовладелец, простейшее в течение жизни пристраивает к своему «домику» всё новые и
новые «комнаты». Неудивительно, что среди фораминифер столь часто встречаются
«гиганты» величиной 2—3 см, о которых мы уже упоминали. Но вот приходит пора
размножения, время покидать тщательно отстроенный «многоквартирный дом». Тело
простейшего распадается на сотню, а то и больше, крошечных амёб. Они выходят
из родительской раковины и начинают каждая заново отстраивать себе
собственный «домик». Опустевшая родительская раковинка опускается на дно. По
свидетельству профессора В.А. Догеля, «один грамм мелко просеянного песка в
наиболее богатых этими раковинками местах содержит до 50 тыс. раковинок».
Раковинки морских корненожек устилают примерно третью часть дна Мирового
океана и составляют три четверти всех океанических осадков. Они образовали
мощные слои известняков и мела. Из известняка, состоящего из этих раковинок
(когда-то осевших на дно моря, которое было на месте современной пустыни
Сахары) , построены пирамиды египетских фараонов.
Сейчас известно около 1 тыс. видов корненожек-фораминифер и почти в 30 раз
больше — ископаемых видов этих простейших.
ЛУЧЕВИКИ (РАДИОЛЯРИИ). Глядя на них, так и кажется, что эти кружевные
сплетения — не часть живых существ, а тончайшие ювелирные изделия,
предназначенные украшать наряды морских принцесс», — так писал о радиоляриях П. Е.
Васильков ский .
Радиолярии.
Не случайно немецкий зоолог XIX в. Эрнст Геккель, бывший к тому же
талантливым художником, в своём атласе рисунков «Красота форм в природе»
значительное место отвёл радиоляриям. Много лет своей жизни Геккель посвятил изучению
этих простейших.
Раковины радиолярий.
Если жизнь большинства фораминифер протекает на морском дне, то радиолярии
проводят её в «парении» в толще морской воды и идеально к этому
приспособлены. Именно для этого «парения» служат иглы их скелета, увеличивающие площадь
тела.
Радиолярии умеют, подобно своеобразному «зонтику», расправлять своё тело на
скелетных иглах, а могут и слегка сжимать его. Чем больше площадь их тела,
тем меньше удельный вес. Изменяя площадь тела, радиолярии могут всплывать, а
могут уходить в глубины океана. При сильных ливнях, боясь пресной воды,
радиолярии таким образом «убегают» в глубину. Так же они поступают при штормах,
в зимнее время года. Кстати, холода радиолярии не любят, и поэтому в северных
морях они немногочисленны. А всего науке известно около 8 тыс. видов этих
простейших.
Свою добычу радиолярии ловят многочисленными тонкими нитями — ложноножками,
расходящимися от центра их тела во все стороны.
Размножение радиолярий напоминает размножение фораминифер. Тело
родительской особи разделяется на множество новорождённых особей — радиолярий, ещё
лишённых скелета, зато снабжённых жгутиками. Их зовут бродяжками.
Родительский скелет для нового поколения, увы, потерян. Опустевшие скелеты
радиолярий акантарий растворяются в воде (они состоят из растворимого
сернокислого стронция). Но у остальных радиолярий скелеты построены из
нерастворимого кремнезёма, и, опустев, они опускаются на дно. Наслаиваясь, они часто
образуют колоссальные залежи. Эти залежи называют «инфузорной землёй»,
«горной мукой», или трепелом. Из скелетов радиолярий сложены целые острова
(например, остров Гаити в Карибском море). «Горная мука» применяется при
изготовлении тонкой наждачной бумаги.
КЛАСС ЖГУТИКОНОСЦЫ
Сюда относятся простейшие, передвигающиеся с помощью одного или нескольких
жгутиков — длинных нитей, похожих на тончайшие волоски. Некоторые из них
способны выпускать и ложноножки, как амёбы. Но таких очень мало: форма тела
большинства жгутиковых постоянна.
Биологи делят жгутиконосцев на растительных и животных. Но, как мы уже
отмечали, во многих случаях эта граница становится неразличимой. Например,
эвглены на свету питаются как растения (с помощью фотосинтеза), а в темноте
могут утратить зелёную окраску и перейти к животному способу питания (ловить и
пожирать другие организмы) или «грибному» (всасывать питательные вещества).
Жгутиконосцы во многом сочетают признаки трёх царств живого мира (животных,
растений и грибов). Половые клетки животных, некоторых растений и грибов по
внешнему виду часто неотличимы от жгутиконосцев. Они как бы напоминают о
родстве всех многоклеточных организмов с жгутиковыми простейшими.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ. Часто приходится наблюдать, как вода в пруду или
озере «зацветает», становится зелёной, а порой жёлтой или даже красной.
Нередко причиной «цветения» воды являются растительные жгутиконосцы.
Среди них одни из наиболее известных — хламидомонады. Интересна способность
хламидомонад воспринимать свет с помощью особого «глазка» красного цвета.
Увидев свет, они плывут в сторону его источника. К примеру, в аквариуме часто
именно они облепляют зелёным налётом наиболее освещенную стенку. Кстати
говоря , приглядевшись к этому налёту, можно заметить любопытную вещь: он не
сплошной и ровный, а усеян многочисленными более светлыми круглыми пятнами
разной величины. В центр каждого из этих пятен некоторое время назад попала
какая-то вредная для хламидомонад бактерия или вирус. Болезнь вызвала среди
хламидомонад настоящий «мор», появилось светлое пятно, где простейшие
погибли . На стекле мы видим следы этих «маленьких трагедий».
Растительные жгутиконосцы могут жить поодиночке, а могут образовывать
колонии. Из этих колоний наибольшей известностью пользуется вольвокс (что по-
латыни означает «катящийся») — заполненный слизью шар, состоящий из тысячи
или нескольких тысяч клеток, похожих на одиночную хламидомонаду. Эти колонии
наблюдал в свой микроскоп ещё Антони ван Левенгук. Голландский натуралист
пришёл в восторг от того, как кружились и перемещались в воде эти зелёные
шарики. Их движение напоминает вращающуюся Вселенную, состоящую из множества
звёзд.
Вольвокс находится на границе между простейшими и многоклеточными организ-
мами. Клетки вольвокса связаны друг с другом, их жгутики движутся синхронно,
как вёсла умелых гребцов. На одной стороне вольвокса особенно хорошо развиты
«глазки»: этой «зрячей» стороной вперёд он и плывёт.
Американский писатель Джон Апдайк утверждает, что вольвокс был первым
существом на Земле, «изобретшим» смерть: «Амёбы никогда не умирают, но вольвокс,
этот подвижный, перекатывающийся шар водорослей, нечто среднее между
растением и животным — под микроскопом он кружится, как танцор на рождественском
балу — впервые осуществив идею сотрудничества, ввёл жизнь в царство неизбежной
— в отличие от случайной — смерти».
Отдельные клетки вольвокса — половые — делятся и оставляют потомство. В
колонии таких клеток всего с десяток. Большинству же клеток суждено бесследно
погибнуть. Внутри шарика вольвокса «зреют» дочерние колонии (а внутри
дочерних — иногда и «внучатые»). В конце концов, родительская колония лопается и
погибает. Дочерние колонии выходят «на свободу».
ЖГУТИКОНОСЦЫ И ТЕРМИТЫ. О термитах (их зовут ещё «белыми муравьями»)
рассказывают множество самых невероятных историй. О том, как они превращали в
пыль огромные, кропотливо собранные библиотеки. О том, как они незаметно
сгрызали изнутри целые дома, не делая различия между хижинами бедняков и
княжескими дворцами, лишь бы здания были построены из дерева. И эти дома
рассыпались от единого прикосновения. Как они уничтожили целый город — Джеймстаун
на острове Святой Елены.
Что же даёт «белым муравьям» удивительную способность поглощать и
переваривать столь неудобоваримые материалы, как бумага, древесина — одним словом,
целлюлозу?
Учёные, решившие исследовать пищеварение термитов, установили поразительный
факт. Переваривать целлюлозу (т. е. древесину, бумагу) термиты не способны.
Переваривают её простейшие — жгутиконосцы, обитающие в их кишечнике. Вес этих
Вольвокс и одиночная хламидомонада.
жгутиконосцев достигает 1/3 общего веса насекомого!
Термиты и жгутиконосцы настолько сжились между собой, что уже не смогли бы
друг без друга существовать. Жгутиконосцы могут обитать только в кишечнике
своих друзей-термитов (хотя дружба здесь не идеальная: при недостатке
белковой пищи термит, недолго думая, переваривает часть своих «квартирантов»). Но
и термит, лишённый жгутиконосцев, проживёт недолго. Он активно поглощает
пищу. . . и недели через две гибнет, не в силах её переварить (термиты с
жгутиконосцами в кишечнике живут более года). Единственный способ спасти такого
«стерильного» термита — снова заразить его жгутиконосцами.
Лишь у «царицы» термитника нет жгутиконосцев в кишечнике. Это и понятно:
она избавлена от необходимости есть такую грубую «плебейскую» пищу, как
древесина, и кормят её «рабочие» термиты полупереваренной питательной кашицей.
Общее правило — паразиты имеют упрощённое строение — не действует в
отношении жгутиконосцев, проживающих в кишечнике термитов (а всего их там обитает
несколько сот видов). Наоборот, это самые сложно устроенные простейшие из
числа жгутиконосцев!
Любопытно, что кусочки древесины эти жгутиконосцы не отправляют в рот
(которого у них нет), а поглощают по способу амёбы — обволакивая ложноножками.
ПАНЦИРНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ. Эти растительные жгутиконосцы (их называют ещё пе-
ридинеями) одеты в толстый «панцирь» из целлюлозы, часто причудливой формы,
напоминающий то рогатый шлем древнего воина, то какой-то диковинный кубок.
Необычная форма — не бесполезное излишество. Благодаря ей перидинеи, как и
радиолярии, «парят» в толще воды.
Различные перидинеи. Внизу слева — ночесветка.
Подавляющее большинство людей даже не подозревают о существовании периди-
ней. Между тем именно они (вместе с диатомовыми водорослями, о которых
рассказано в статье «Водоросли») производят три четверти всех создаваемых на
Земле органических веществ.
От обилия перидиней вода в морях и океанах иногда может приобретать красный
или бурый цвет.
К перидинеям относится и знаменитая, способная светиться, ночесветка.
Светиться она начинает от любого раздражения, возможно отпугивая вспышкой
предполагаемого врага. В темноте это хорошо заметно. Ю. И. Полянский пишет о но-
чесветке: «Всякий, кому приходилось в тёплую летнюю ночь плыть по Чёрному
морю в лодке или на пароходе, вероятно, имел возможность наблюдать это
эффектное явление. При ударе вёсел по воде, при падении капель воды с вёсел в
море, при вращении пароходного винта и т. п. вода начинает светиться слабым
фосфорическим, но вполне отчётливым светом. При этом бывают видны отдельные
вспышки, напоминающие искорки».
Русский писатель Иван Гончаров в своём произведении «Фрегат "Паллада"» так
описывал свечение ночесветок, которых он называет «красной икрой»: «Множество
красной икры, точно толчёный кирпич, пятнами покрывает в разных местах море.
Икра эта сияет по ночам нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так
силён, что из-под судна как будто вырывалось пламя; даже на парусах
отражалось зарево, сзади кормы стелется широкая огненная улица; кругом темно... »
В отличие от большинства перидиней ночесветка питается как животное: она
заглатывает других простейших, водоросли. Как и у всех перидиней, у ночесвет-
ки два жгутика. Одним из них, очень толстым, она подгоняет ко рту пищу. В
целом она напоминает шарик размером до 2 мм.
ЖИВОТНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ. Надо сказать, что жгутиконосцы, причисляемые к
царству животных, часто уступают своим растительным собратьям по сложности
организации. Большинство из них являются паразитами.
Самый известный из жгутиконосцев — паразитов человека — трипаносома,
возбудитель сонной болезни. Из рассказа очевидца о признаках этой болезни: «Вожди
племён в жаркой Африке точно знают, что воспаление шейных желёз означает
первые признаки тяжёлой болезни. Они охотно дают разрешение здоровым ещё
мужчинам, но с признаками этой болезни, вербоваться в носильщики караванов, чтобы
те не стали бременем для деревни и ушли из неё. Для заболевших людей
наступает время страданий. Начинается болезнь с перемежающейся лихорадки. В железах
заболевших или в их крови можно обнаружить трипаносом. Во множестве проникают
они и в мозг. Тут болезнь вступает в самую серьёзную свою стадию. Опухоли
возникают то тут, то там на теле, человек быстро худеет... Вскоре он так
ослабевает , что не может уже стоять на ногах, и после многих месяцев болезни
умирает» (Е. Мартини).
Существует несколько видов трипаносом. Одни из них поселяются в крови
копытных животных, другие — в крови человека. В одном напёрстке крови
заражённой лошади поселяется свыше 200 тыс. трипаносом. Трипаносомы, поражающие
человека, постоянно обитают в крови африканских антилоп, не причиняя этим
животным никакого вреда. От антилоп к человеку трипаносому переносит печально
известная кровососущая муха цеце. Трипаносомы попадают в кишечник мухи с
кровью антилопы и не погибают там, а, наоборот, бурно размножаются. И если такая
муха укусит человека, он может заболеть сонной болезнью.
Другой жгутиконосец-паразит, лейшмания, переносится москитами и вызывает у
человека такие болезни, как пендинская язва (на коже образуется долго не
заживающая язва, оставляющая рубец) и кала-азар (увеличение печени, лихорадка,
истощение и, в конце концов, при отсутствии лечения — смертельный исход).
Ещё один паразит человека — жгутиконосец лямблия — несколько менее зловре-
ден, нежели трипаносома и лейшмания. Чаще лямблии поселяются в кишечнике
детей. Около 40% детей дошкольного возраста в России заражены этими паразитами.
Но заражение лямблиями не всегда приводит к кишечным расстройствам, хотя
часто не обходится без них.
Некоторые жгутиконосцы паразитируют на растениях, питаясь их млечным соком.
Они наносят серьёзный вред, к примеру, кофейным плантациям в Африке.
КЛАСС СПОРОВИКИ
К числу споровиков относятся исключительно паразиты. Всего их около 4 тыс.
видов, и какие только животные не страдают от этих мельчайших агрессоров! Но
самое интересное, что очень часто споровики приспособлены не к одному, а к
нескольким хозяевам, проводя в организмах разных животных «детство» и
«зрелость» .
МАЛЯРИЯ. Самая известная из болезней, вызываемых споровиками, — малярия.
Название болезни переводится с латинского как «дурной воздух». В прежние
времена люди думали, что причина болезни — ядовитые болотные испарения. Отсюда и
другое её название — болотная лихорадка. Как выяснилось в конце XIX в.,
малярия и вправду отчасти связана с болотами, но не с их испарениями, а с
живущими в болотистых местностях комарами из рода анофелес, разносящими болезнь.
Течение болезни довольно необычно. У заболевшего возникает озноб, настолько
сильный, что даже тепло укрытому больному не удаётся согреться. Затем озноб
сменяется жаром, сильно повышается температура. На следующий день человек
чувствует себя почти здоровым. Но каждый третий день (при трёхдневной
лихорадке) или каждый четвёртый день (при четырёхдневной) приступ повторяется.
Особенно опасна так называемая тропическая лихорадка — разновидность малярии,
когда приступы повторяются каждый день. Постепенно человек слабеет от
приступов , у него развивается малокровие. В начале XX в. малярией ежегодно болело
свыше 100 млн. людей. Каждый сотый заболевший умирал.
Причины этого заболевания были установлены только в конце XIX в. Вызывают
болезнь простейшие из класса споровиков — малярийные плазмодии. Если мы по-
Трипаносомы в крови. Внизу: больной сонной болезнью.
смотрим в микроскоп на красные кровяные клетки (эритроциты) больного
малярией, то внутри них мы увидим похожих на маленьких амёб паразитов, выедающих
эритроциты изнутри. Поедая гемоглобин, плазмодии постепенно растут. Затем они
делятся, давая каждый по 8—16 потомков меньшего размера.
После этого оболочка красной кровяной клетки лопается, и молодые паразиты
выходят в кровяное русло. Происходит это сразу в миллионах эритроцитов, и их
одновременное разрушение вызывает у человека приступ озноба. Выходя в
кровяное русло, плазмодии выбрасывают туда множество вредных отходов своей
жизнедеятельности . От отравления ими у человека резко повышается температура.
После этого паразиты внедряются в новые эритроциты, и человек временно
«выздоравливает» или чувствует себя лучше.
Но, чтобы завершить цикл своего развития, плазмодию необходимо вернуться в
организм комара анофелеса, откуда он при укусе и попал в кровь человека. Для
этого комар должен напиться крови больного малярией человека.
Как мы видели, в крови человека происходило бесполое размножение плазмодия.
В желудке комара происходит его половое размножение: сливаются мужские и
женские половые клетки паразита. Из комариного желудка образовавшиеся новые
плазмодии весьма «обдуманно» перебираются в слюнные железы комара. Теперь
паразиты готовы к новому «впрыскиванию» вместе со слюной комара в кровь
человека .
Малярийный плазмодий довольно теплолюбив и в холодном климате в организме
комаров не развивается. Поэтому малярия особенно свирепствует в странах с
тёплым и влажным климатом. В Азии и Африке от неё страдают десятки миллионов
людей.
О лекарствах, помогающих при малярии, и истории их применения рассказано в
статье «Хинное дерево». Но более перспективный способ ликвидации малярии —
борьба с малярийными комарами.
Очень эффективным оказалось использование для этой цели небольших рыбок —
гамбузий, завезённых из Америки. Рыбка в больших количествах пожирает личинки
малярийных комаров, снижая тем самым и количество взрослых насекомых.
КЛАСС ИНФУЗОРИИ
Эти простейшие покрыты как будто тончайшей «шерстью» — ресничками. У каждой
инфузории их около 10—20 тыс. Реснички — это те же укороченные жгутики.
Движение ресничек волнообразно, как колыхание пшеничного поля. Синхронно
взмахивая около 30 раз в секунду, ряды ресничек, как вёсла множества гребцов,
движут инфузорию вперёд. Этот «скоростной» способ передвижения, конечно, не
сравнить с неспешным перетеканием амёбы. Помещённая в каплю воды под окуляр
микроскопа, инфузория часто столь стремительно пересекает поле зрения
микроскопа, что напоминает маленькую ракету. За секунду инфузория часто проплывает
10—20 длин своего тела.
Инфузории — самые совершенные создания природы среди простейших. Это
процветающая группа животных, к которой принадлежит более 7 тыс. видов.
Можно сказать, что эволюция, начав «лепку» тела простейших с бесформия
амёбы, постепенно пришла к строго определённым формам тела у инфузорий.
У большинства инфузорий есть хорошо оформленная глотка — довольно глубокая
впадина или воронка на теле. Бактерии и прочая добыча инфузорий, если они
попали в глотку, уже никуда не денутся — взмахи ресничек отправят их на дно
глотки, где расположен рот.
Другое важное усовершенствование строения инфузории — наличие в клетке не
менее двух ядер. Зачем это нужно?
Ядро, как известно, является хранилищем «инструкций и чертежей»,
определяющих работу клетки. Два ядра можно сравнить с двумя залами библиотеки. В
первом — книги (чертежи и инструкции) находятся в постоянном обороте, на руках,
их читают, они часто получают повреждения. Это большое ядро инфузории
(макронуклеус) . Оно руководит всей повседневной деятельностью клетки. Во втором же
зале нашей библиотеки хранятся точно такие же книги (копии тех же инструкций
и чертежей), но в неприкосновенном виде. Здесь они сберегаются для будущих
поколений. Это малое ядро инфузории (микронуклеус). Оно необходимо только в
самые важные моменты жизни инфузорий — при половом процессе (о котором речь
пойдёт ниже).
Различные инфузории, в том числе туфелька и трубач
(вверху в центре и справа).
ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС У ИНФУЗОРИЙ. Каждая инфузория регулярно делится надвое,
порождая две свои точные копии, похожие, как близнецы. На первый взгляд может
показаться, что инфузории сумели для себя осуществить давнюю мечту человека о
бессмертии и вечной молодости. Но это не так. Если бесконечно выращивать
потомство одной-единственной инфузории, в конце концов, через несколько сот
поколений станут заметны признаки вырождения, старения.
Персонажи некоторых сказок (например, герои «Конька-горбунка» Павла Ершова)
пытались омолодиться, бросаясь в котёл с кипящей водой. Часто это приводило к
самым печальным последствиям. Для инфузорий омоложение тоже удивительным
образом переплетено со смертью. Особь умирает и в то же время — рождается
заново . Каков же рецепт омоложения, «придуманный» инфузориями?
«Рождаются заново» инфузории в ходе полового процесса, именуемого
конъюгацией.
При этом две особи прикладываются друг к другу брюшной стороной, где
находится рот. Большие их ядра разрушаются, а малые начинают делиться. В конце
концов, у каждой особи образуется по два приблизительно одинаковых ядра. И
тут наступает самый важный момент: инфузории обмениваются ядрами. Одно из
ядер (мужское) инфузория дарит партнёру, второе (женское) оставляет себе.
Затем у каждой особи мужские ядра сливаются с женскими.
Расходятся после этого уже совсем не те существа, которые встретились.
Теперь каждое из них — наполовину прежняя особь, а наполовину — копия партнёра.
Пожалуй, инфузории могут в самом точном и буквальном смысле назвать своих
«супругов» «половиной» друг друга!
ИНФУЗОРИИ ТУФЕЛЬКИ. Эти хорошо известные инфузории встречаются в воде, где
стояли срезанные цветы, в настое обычного лугового сена. Они заметны
невооружённым глазом, достигая в длину 0,2 мм. По форме они и вправду напоминают
туфельку .
Туфелька не беззащитна. При раздражении с поверхности её тела
«выстреливают» длинные тонкие нити (трихоцисты), и вправду похожие на стрелы, к
тому же, видимо, ядовитые, поражающие врага или добычу. Трихоцистов у
инфузории столько же, сколько и ресничек.
В статье «Осмос» говорится о том, что пресная вода всегда стремится
«растворить» любое обитающее в ней живое существо, наполняя его влагой, и
приводится сравнение пресноводных простейших с «дырявыми лодками, из которых
постоянно приходится отчерпывать воду».
В теле туфельки работают два «насоса» — две сократительные вакуоли,
постоянно откачивающие из неё избыточную воду. Сокращаясь каждые 10 с, за полчаса
они «выливают» из простейшего количество воды, по объёму равное ему самому.
ИНФУЗОРИИ ТРУБАЧИ. По форме эти красивые инфузории напоминают маленькие
трубы, иногда имеющие яркую окраску: голубую, Зелёную. Один из видов морских
трубачей стал первым простейшим, занесённым в Международную Красную книгу
редких и исчезающих видов.
Инфузории туфельки, если их раздражать, например, бросить в каплю воды
рядом с ними кристаллик соли, стараются уплыть в другое место. Трубач, кроме
того, умеет в случае опасности моментально сжиматься, превращаясь в шар. Эту
способность он получил благодаря мышечным волоконцам — пример того, что они
могут быть и у одноклеточных.
Внутри тела некоторых трубачей поселяются, к обоюдной выгоде, одноклеточные
зелёные водоросли. Они и придают трубачам необычный зелёный цвет. Такая
совместная жизнь, приносящая пользу обоим живым существам, как известно,
называется симбиозом.
СИДЯЧИЕ ИНФУЗОРИИ. Часть инфузорий предпочла беспокойному вечному поиску
пропитания более размеренный оседлый образ жизни. Из числа сидячих инфузорий
наиболее известны сувойки. Ю.И. Полянский сравнивает их с «изящными цветками
вроде колокольчика или ландыша, сидящими на длинном стебельке».
Как правило, сидячие инфузории объединяются в колонии. Колонии инфузории
зоотамния похожи на небольшие (до 3 мм) причудливые деревца. Стебелёк у такой
колонии общий, выращенный совместными усилиями. При опасности вся колония,
состоящая из 2—3 тыс. инфузорий, моментально собирается в комочек.
I
Колония инфузории зоотамния
Всё-таки прикреплённость имеет некоторые недостатки. К примеру: как сидячим
простейшим расселяться по водоёму? Для этого инфузория может превращаться в
свободноплавающую форму — бродяжку. Несколько часов бродяжка разыскивает себе
местожительство, а затем поселяется там, выпуская стебелёк.
У зоотамний на ветвях «деревца»-колонии висят постепенно растущие шары,
напоминающие какие-то диковинные плоды. Каждый такой «плод» может быть в 100
раз больше отдельной инфузории. Это — будущие бродяжки. Сами они не добывают
пищу, а получают её от других инфузорий колонии. «Созрев», они отрываются от
колонии и уплывают на поиски подходящих мест, чтобы основать новые
«поселения» .
ИНФУЗОРИИ-ПАРАЗИТЫ. На лососёвых и карповых рыбах иногда можно увидеть
странную сыпь. Больная рыба словно обсыпана манной крупой. Каждая крупинка —
это инфузория-паразит ихтиофтириус, поселившаяся на рыбе.
Достигнув в процессе роста 1 мм в диаметре, инфузория покидает рыбу и
распадается на 1—2 тыс. крошечных особей-бродяжек. Бродяжки заражают новых рыб.
Порой эта инфузория может полностью уничтожить мальков в рыбоводческих хо-
зяйствах.
Чтобы от неё избавиться, нужно создать ток воды, который будет вымывать
бродяжек.
Другая инфузория-паразит, балантидий, селится в кишечнике человека, свиней,
крыс, обезьян. Как и дизентерийная амёба, этот паразит может мирно жить в
кишечнике, не нанося вреда своему хозяину. Но в какой-то момент он, как и
упомянутая амёба, начинает «вгрызаться» в стенки кишечника, поедая их ткани и
красные кровяные клетки. Стенки кишечника покрываются язвами.
Впрочем, надо сказать, что эта болезнь у человека встречается несравненно
реже, чем амёбная дизентерия.
ХИЩНЫЕ ИНФУЗОРИИ. Не обошлось в мире инфузорий без хищников. Инфузория
туфелька может стать жертвой другой инфузории — дидиния.
Дидиний меньше туфельки примерно в 5 раз. Порой дидиний нападают на свою
добычу целым «отрядом» из 4—5 инфузорий. Они протыкают оболочку своей жертвы
твёрдыми хоботками, а затем, постепенно расширяя ротовые отверстия,
заглатывают её целиком!
При этом дидиний страшно раздувается. В день один дидиний может съесть 10—
12 туфелек.
СОСУЩИЕ ИНФУЗОРИИ. Сосущие инфузории — одна из разновидностей хищников мира
простейших. Они утратили почти все полезные «приобретения» инфузорий:
реснички , глотку, рот, подвижность. Зато приобрели длинные, полые внутри щупальца,
иногда разветвлённые.
Сосущие инфузории не гоняются за своей добычей, а, неподвижно сидя на месте
и расставив щупальца, поджидают её. Вот смертоносное щупальце задевает
инфузория (или иное простейшее), плывущая мимо.
Жертва моментально прилипает к щупальцу. После чего она начинает, как по
волшебству, на глазах «таять», уменьшаться. Щупальце проткнуло оболочку
пойманного простейшего, и его содержимое перекачивается по щупальцу внутрь тела
сосущего хищника. От жертвы остаётся лишь опустевшая оболочка.
Молодые сосущие инфузории (бродяжки) имеют реснички и могут плавать,
выбирая место своего будущего поселения. Особенно любопытно рождение бродяжки.
Она развивается вначале внутри тела материнской инфузории. Ю.И. Полянский
пишет об этом: «Наружу бродяжка выходит через специальные отверстия, сквозь ко-
Хищные инфузории дидиний атакуют туфельку.
торые с известным трудом «протискивается». Такое развитие зародыша внутри
тела матери, а затем акт деторождения — интересная аналогия простейшего с тем,
что происходит у вышестоящих многоклеточных организмов».
Сосущая инфузория высасывает с помощью щупалец несколько инфузорий.
ИНФУЗОРИИ И КОПЫТНЫЕ ЖИВОТНЫЕ. Отдыхающие жвачные животные (рогатый скот,
верблюды, овцы, антилопы) постоянно пережёвывают «жвачку». Что они жуют и
зачем? Оказывается, проглоченная на пастбище пища почти не разжёвывается, а
только смачивается слюной и сразу попадает в специальный отдел желудка —
рубец. Пищеварительный сок в рубце не выделяется. Зато здесь живёт огромное
количество инфузорий и бактерий.
Ю. И. Полянский пишет: «Если взять каплю содержимого рубца и рассмотреть её
под микроскопом, то в поле зрения инфузории буквально кишат. Трудно даже в
условиях культуры получить такую массу инфузорий. Количество инфузорий в 1
куб. см содержимого рубца достигает миллиона, а нередко и более». Масса всех
инфузорий в желудке коровы может достигать 3 кг.
Нечто похожее мы видели у термитов, кишечник которых «набит»
жгутиконосцами. Термиты, лишённые жгутиконосцев, не могут переваривать древесину и
погибают от голода. Копытные, лишённые инфузорий, от голода, судя по всему, всё-
таки не погибают. Но инфузории тоже помогают им переваривать пищу.
Обработанная инфузориями пища скатывается в шарики в другом отделе желудка
— сетке — и оттуда возвращается в рот. Это и есть та «жвачка», которую
усердно пережёвывает животное. Затем через третий отдел желудка — книжку (сетка и
книжка названы так из-за формы складок на их внутренней поверхности) — пища
попадает в сычуг. Сычуг соответствует желудку человека — здесь пища, наконец,
обрабатывается пищеварительным соком.
У непарнокопытных (например, у лошади, осла) инфузориям «отведён» не
желудок, а толстая и слепая кишки.
Любопытно, что в кишечнике некоторых других животных, совсем не родственных
копытным, тоже в изобилии живут инфузории. Например, содержимое кишечника
морских ежей так же кишит инфузориями, как желудок копытных. Пища морских
ежей тоже растительная — водоросли, которые они соскабливают с подводных
предметов. Видимо, и у морских ежей инфузории помогают пищеварению.
ГРИБЫ
Человек сталкивается с представителями «третьего царства природы» — грибами
— гораздо чаще, чем принято думать.
Всходит ли тесто на дрожжах, появляется ли на хлебе пятно плесени, идём ли
мы по грибы в лес, отхлёбываем ли прохладный квас, получаем ли укол
антибиотиков или даже чувствуем зуд после комариного укуса — нигде не обошлось без
встречи с грибами или прямыми результатами их деятельности.
Человек привык отождествлять гриб с его плодовым телом. Стоит произнести
слово «гриб», как сразу представляется крепкий боровик или красноголовый
мухомор. Между тем с не меньшим основанием можно было бы восклицать, указывая
на яблоко: «Это яблоня!» Ведь в первую очередь гриб — это грибница (мицелий)
— разветвлённая, похожая на паутину сеть, расползающаяся по заплесневевшему
продукту или заболевшему растению, пронизывающая почву. Биологи подсчитали,
что в 1 куб. см почвы может содержаться до двух километров (!) нитей
грибницы. Собирая съедобные грибы, нужно относиться к грибнице бережно: аккуратно
срезать ножку, присыпав срез землёй, — иначе в следующий раз у повреждённой
грибницы не хватит сил вырастить плодовые тела. В народе на этот счёт есть
даже поговорка: «Лес не год грибницу плетёт». В вытоптанной, плотной почве
грибница задыхается и погибает: ей нечем дышать.
Люди издавна чувствовали в грибах что-то особенное, таинственное,
отделяющее их и от мира растений, и от мира животных. Их считали чем-то
потусторонним, даже связанным с преисподней. Грибница некоторых шляпочных грибов,
равномерно разрастаясь от центра, куда попала породившая её спора, в
определённый момент образует плодовые тела. Получается правильный круг, составленный
из плодовых тел грибов, как будто вычерченный невидимым геометром. Диаметр
круга — иногда несколько метров, а порой — 200 м! Можно представить себе,
какое впечатление производил этот круг на простых людей два-три столетия назад.
На Руси такие кольца прозвали «ведьмиными кругами», считая, что здесь
собираются ведьмы на свои ночные шабаши.
Сегодня мы знаем, что грибы — столь же земные создания, как растения и
животные, хотя отличаются и от тех, и от других. Как и животные, грибы —
«нахлебники на шее у растений»: потребляют готовые органические вещества.
Производить их сами, как это делают растения, грибы не могут, но в отличие от
животных пищу они не заглатывают, а всасывают её всей своей поверхностью, как
растения. Ну и, наконец, от бактерий грибы отличает наличие ядра в клетке.
Развитие бледной поганки.
МИКОРИЗА. Как вы думаете, почему названия многих грибов так чётко связаны с
названиями определённых деревьев: подберёзовик, подосиновик, дубовик? И
почему, например, белые грибы не удаётся так легко выращивать на грядке, как
шампиньоны?
Оказывается, грибница этих грибов оплетает мелкие корни соответствующих
деревьев белым пушистым чехлом. Такое переплетение корней растений и грибницы
учёные назвали грибокорнем — микоризой. Гриб помогает растению усваивать
минеральные соли и воду, а сам получает от него органические вещества. Микориза
увеличивает способность корней поглощать вещества из почвы в тысячи (!) раз.
С грибами «сотрудничают» 80% наземных растений (некоторые биологи считают,
что и больше): деревья, кустарники, травы. Без микоризы большинство из них
влачило бы весьма жалкое существование, если бы выжило вообще. Дубы, сосны и
многие другие растения без микоризы жить просто не способны. Степи, луга,
леса в таком их виде, который для нас привычен, не смогли бы существовать без
микоризы. Точно так же без микоризы большинство шляпочных грибов не смогло бы
образовывать плодовые тела: на это просто не хватило бы сил. Редкое
исключение из правила — уже упомянутые шампиньоны, которые микоризу не образуют. И
всё-таки микоризные шляпочные грибы можно вырастить на выбранном месте — но
не на грядке, а у подходящего дерева. Для этого возьмите перезревшие шляпки
этих грибов, замочите их на сутки в воде, а затем этой процеженной через
марлю водой с множеством грибных спор полейте корни дерева. Если ваш опыт
окажется удачным, уже на следующий год вы сможете собрать здесь первые грибы.
ХИЩНЫЕ ГРИБЫ. Способны ли грибы выслеживать, поджидать в засаде, устраивать
ловушки? Учёные давно уже обнаруживали под микроскопом на грибнице некоторых
почвенных грибов странные кольца неясного назначения. В 1888 г. немецкий
учёный Цопф установил, что эти кольца служат для поимки нематод — живущих в
почве червей размером около миллиметра. Почувствовав рядом с собой присутствие
нематод, гриб срочно изготавливает своё «лассо», а также клейкие пузырьки, к
которым прилипают неосторожные черви. После этого гриб разрастается в теле
червя, оставляя от него пустую кожицу.
С помощью грибов-«охотников» можно бороться с нематодами, снижающими урожай
овощей.
СИСТЕМАТИКА ГРИБОВ. Конечно, считать, что гриб и его плодовое тело — это
одно и то же, гораздо легче, чем представить себе мир существа, имеющего
невероятную форму разветвлённой живой паутины. А ведь плодовые тела лишь
помогают размножению этой «паутины». Грибы, кстати говоря, как растения и
животные, имеют три формы размножения (см. ст. «Размножение») : вегетативное
(например, кусочками грибницы), бесполое и половое.
Как раз по способам полового размножения учёные и разделяют грибы на
классы, о которых мы сейчас расскажем. Надо сказать, что половое размножение
грибов — вопрос довольно сложный, и подробно осветить его в небольшой статье
невозможно. Скажем о нём лишь кое-что и в самых общих чертах.
У некоторых грибов полового размножения нет или оно не обнаружено1, и
поэтому их пока определили в особый «временный» класс несовершенных грибов.
Когда мы произносим слово «плесень», то очень часто имеем в виду один из грибов
этого класса. Сюда относятся знаменитые пенициллы2. Сыры «Рокфор», «Камамбер»
1 Для полового размножения необходима мужская и женская особь. Когда их находят (Зачастую на
разных континентах), получают плодовые тела, и на их основе переводят из несовершенных
грибов в соответствующий раздел.
2 Продуценты антибиотика пенициллина.
изготавливают с помощью пенициллов.
К несовершенным грибам относятся и грибы рода аспергилл. В 1960 г. в
Великобритании в течение трёх месяцев погибло свыше 100 тыс. индюшек. Не сразу
удалось установить причину этой напасти. Эксперты из Скотланд-Ярда сумели
выяснить , что птичий корм оказался заражённым одним из аспергиллов. Гриб делал
корм ядовитым.
Видя пятна плесени на книжных переплётах, мы почти наверняка можем сказать,
что здесь «поработал» какой-то из аспергиллов. Поражают они и картины.
Однако человек сумел использовать аспергиллы и в своих целях. В Японии с
помощью одного из аспергиллов производят рисовую водку — сакэ. Пищу многих
народов Дальнего Востока, например жителей Китая, Вьетнама, Кореи, невозможно
представить без постоянной приправы — соевого соуса. «Закваской» этого
продукта является один из аспергиллов.
К несовершенным грибам принадлежит большинство почвенных грибов. Густой
сетью пронизывают они слой почвы, будь то почва тундры, тайги или пустыни. К
несовершенным грибам относятся грибы-хищники, «охотящиеся» на почвенных
червей .
Есть среди несовершенных грибов и опасные паразиты растений и животных.
Например, гриб, вызывающий стригущий лишай у некоторых животных и человека.
Самой дурной славой из несовершенных грибов пользуется гриб рисовый гельминтос-
порий, вызвавший массовую гибель посевов риса в Индии в 1943 г. Это несчастье
привело к сильнейшему голоду. Индийский специалист по грибам, направленный в
пострадавшие провинции для изучения причин бедствия, рассказывал, что на всём
пути его поездки на протяжении сотен километров вдоль дороги лежали мёртвые
или умирающие люди.
От описания катастрофического воздействия, которое грибы иногда могут
оказывать на жизнь человека, вернёмся к систематике этих существ.
Зададимся вопросом: могут ли грибы активно двигаться? Если не считать
слизевиков (см. ст. «Слизевики»), стоящих несколько особняком в грибном царстве,
хочется ответить «нет». Это верно, но не совсем. Споры и половые клетки более
простых грибов могут иметь жгутики и способны с их помощью плавать. Проворные
грибы (хотя бы и одноклеточные) — явление довольно фантастическое. Но такая
подвижность сохраняется, как мы уже сказали, только у самых простых грибов,
например у класса оомицетов, к которому принадлежит знаменитая фитофтора (см.
ст. «Грибы-паразиты»). К этому же классу относится сапролегния, поражающая
рыб и разрастающаяся на них наподобие ваты.
У класса сумчатых грибов, в который входит примерно треть всего грибного
царства, следов такой подвижности спор и половых клеток уже не остаётся. К
сумчатым грибам относятся всем известные сморчки, строчки, трюфели,
большинство дрожжей, многие паразиты — спорынья, мучнисторосяные грибы (см. ст.
«Грибы-паразиты»). В результате полового процесса у них образуется «мешочек»
обычно с восемью спорами — сумка. Отсюда и их название. С чем можно сравнить
эту сумку? Представим себе длинный воздушный шарик, набитый «мячиками для
пинг-понга» — спорами. Сумка («шарик») может лопнуть, и споры («мячики»)
далеко отлетят от неё (иногда на полметра). У каждого гриба тысячи и миллионы
сумок. Сумчатый гриб нейроспора стал одним из излюбленных объектов
исследований генетиков наряду с плодовой мухой дрозофилой. А куда же относятся
знакомые всем белые грибы, подберёзовики, подосиновики, сыроежки, шампиньоны и
прочие, прочие, прочие? К ещё одному столь же крупному грибному классу —
классу базидиомицетов. У них в результате полового процесса образуются не
сумки, а базидии со спорами. Что такое базидия и с чем её можно сравнить?
Пожалуй, с надутой перчаткой с двумя-четырьмя пальцами. На кончиках «пальцев»
прикреплены споры, которые, созрев, от «перчатки» отрываются.
Теперь, собираясь в лес по грибы (если мы, конечно, идём не за сморчками
или трюфелями), мы можем твёрдо сказать, что будем собирать базидиомицеты.
Каких только грибов нет в этом классе! Самых разнообразных: и съедобных, и
ядовитых. Из паразитов сюда относятся трутовики, головнёвые, ржавчинные. К
этому же классу принадлежат удивительные по облику и красоте гастеромицеты
(грибы-цветы).
СЪЕДОБНЫЕ ГРИБЫ
СЪЕДОБНЫЕ ГРИБЫ: 1. Рыжик. 2. Волнушка. 3.
Груздь. 4. Валуй. 5. Шампиньон. 6—7. Сыроежки. 8.
Вешенка. 9. Опёнок осенний. 10. Лисичка.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАЗВАНИЯ. В старину, 400—500 лет назад, грибы на Руси
называли «губами». Кое-где это название и сейчас сохранилось, но только за
трутовиками. В XV в. появилось слово «грибы», родственное слову «горб». Сначала так
называли только те из них, которые имели шляпки «горбиком», — например, белые
грибы. В знаменитом сочинении «Домострой» (XVI в.) в советах хозяйке отдельно
перечисляются «грибы», отдельно — рыжики и грузди. Постепенно значение
названия «грибы» расширилось до современных рамок.
Надо сказать, что и сегодня народные названия многих грибов, как в России,
так и в других странах часто поражают своей меткостью и выразительностью:
например, древесное, или иудино, ухо; труба мёртвых; гриб-баран; рог изобилия.
Одним-двумя словами живо рисуется форма плодового тела.
ПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕННОСТЬ. Грибы — пища довольно «тяжёлая». Ведь каждая клетка
большинства грибов, как тело насекомых, покрыта плотной хитиновой оболочкой.
Поэтому лучший способ извлечь из гриба питательные вещества — размолоть
сушёный гриб в муку и добавлять её в различные блюда. Но далеко не всякий гурман,
любящий грибы, на это согласится. Во всяком случае, чем мельче нарезаны
приготовленные грибы, тем лучше они усваиваются. Много в грибах белков,
витаминов, а жиров и углеводов — сравнительно мало. Мясу они уступают по
калорийности в среднем раз в 8—10. Однако, как утверждают специалисты, некоторые
грибные блюда очень калорийны — например, бульон из белых грибов в несколько раз
калорийнее мясного. До сих пор учёные не выяснили вопрос, какой из грибов
можно назвать самым питательным и полезным. После исследования обнаружились
самые неожиданные претенденты на место «грибного короля»: помимо белого гриба
и шампиньона — вешенка, пёстрый зонтик, некоторые другие. Между прочим,
пёстрый зонтик кое-где употребляют в пищу даже сырым, придав шляпке форму
«бифштекса» .
Съедобные грибы делят на четыре категории по ценности. К высшей, первой
категории, обычно причисляют белые грибы, рыжики и грузди.
БОЛЕТОВЫЕ. Слово «boletus» по-латыни означает «гриб». К семейству болетовых
относится много всем знакомых съедобных грибов: белый гриб, дубовик,
подосиновик, подберёзовик, маслята, моховики.
Самый знаменитый и наиболее ценный из них, конечно, белый гриб. Писатель
Владимир Солоухин в своей книге «Третья охота» (нам ещё не раз придётся
процитировать его, рассказывая о съедобных и ядовитых грибах) говорит о нём:
«Чего это зовут белый гриб — «царём грибов»? Окраска простая, даже скромная,
нет никакого вида. Разве что за вкус, за качество. Но когда ещё издали
увидишь его — забудешь всё. Всё будет, как если бы вместо разных духовых
инструментов или гармоний заиграла вдруг скрипка. И просто, и ни с чем не
сравнимо ! Да, это царь грибов. Это маленький шедевр природы!»
Изредка белые грибы достигают огромных размеров. Гриб-чемпион был найден в
1961 г. в Беларуси, под Минском. Длина окружности его шляпки превышала 1 м 80
см! Вес таких грибов-рекордсменов порой достигает 5—6 кг (хотя надо сказать,
что встречаются они исключительно редко).
В. Солоухин пишет: «Свежий белый гриб не пахнет ничем, разве что отдаёт
немного прохладой и свежестью. Тем удивительнее, что, будучи высушенным, белый
гриб приобретает вдруг крепчайший, самый что ни на есть, грибной аромат.
Запах сушёных белых грибов не сравним ни с чем: ни с запахами других грибов, ни
вообще с какими бы то ни было запахами. Естественно поэтому, что все блюда, в
которых участвуют сушёные белые грибы, необыкновенно ароматичны и вкусны. Ещё
естественней, значит, что любое другое приготовление белых грибов, помимо
сушки, представляется мне порчей бесценного уникального продукта, дарованного
землёй».
Большинство родственников «царя грибов» из семейства болетовых съедобны.
Лучшими из них считаются подосиновики (их ещё зовут «красноголовиками», а
молодые — «челышами») и подберёзовики. Есть и болетовые, считающиеся
несъедобными: перечный, желчный и сатанинский грибы. Впрочем, в последнее время
некоторые учёные пришли к выводу, что сатанинский гриб, несмотря на своё
устрашающее название, может быть пригоден в пищу. А вот в Швейцарии и некоторых
других странах Европы население не собирает повсеместно растущие здесь белые
грибы, считая их несъедобными3.
СЕМЕЙСТВО БОЛЕТОВЫЕ (класс базидиомицетов): 1. Желчный гриб
(несъедобен). 2. Маслёнок. 3. Подосиновик. 4. Дубовик. 5. Моховик.
6. Подберёзовик. 7. Сатанинский гриб (несъедобен). 8. Белый гриб
(две формы).
РЫЖИКИ, ГРУЗДИ, ВОЛНУШКИ. «Домострой» советовал хозяйкам «грибы сушити,
грузди и рыжики солити». Точно так же, как белые не имеют себе равных в
сушёном виде, рыжики и грузди — «чемпионы» солений и маринадов.
Рыжик — не только один из самых ценных, но и очень красивый гриб: с тёмными
кругами на огненно-рыжей шляпке, обычно слегка присыпанной хвоей. Едят его
даже и в сыром виде.
«Стаи» груздей можно встретить в берёзовых лесах с середины лета.
«Сотрудничество» с берёзой обязательно для настоящего груздя.
И груздь, и рыжик, и волнушка относятся к роду млечников: на разрезе они
3 Надо отметить, что во многих странах, включая США и Канаду, грибы вообще не собирают.
Знание о съедобности отдельных грибов передается от поколения к поколению чуть ли не с
первобытных времен. Иногда оно теряется. Мигранты же сталкиваются с грибами отсутствующими на их
родине, желающих поэкспериментировать - обычно нет.
выделяют капельки млечного сока, у рыжика остро-сладковатые на вкус, у груздя
и волнушки — едкие. «Если дотронуться языком, — пишет В. Солоухин, — то,
пожалуй , будет не лучше, как если бы вы окунули кончик языка в крепкий перец».
ШАМПИНЬОН. На территории России этот съедобный и вкусный гриб (во всяком
случае, растущий в природе) пользуется в народе стойкой репутацией поганки.
Даже и названия-то для него русского нет, и называем мы его по-французски —
шампиньоном. А в переводе это значит просто «гриб». Возможно, столь дурной
славой он обязан своему частичному сходству со смертоносной бледной поганкой
или тягой к унавоженным местам, кучам мусора.
Но даже в Англии, где предубеждение к грибам ещё больше — в природе их там
вообще не собирают, — с удовольствием едят культурные шампиньоны, и в
количествах немалых: по 4—5 кг на каждого жителя страны ежегодно (для сравнения: в
России — всего несколько десятков граммов на человека в год).
Первыми ещё в середине XVI в. разводить шампиньоны стали французы,
приспособив для этого заброшенные каменоломни под Парижем. А первым российским
грибоводом стал в 20-х гг. XIX в. крестьянин Н. Осин.
Каждый год люди во всём мире выращивают 650 млн. кг этих грибов. Каждый
четвёртый шампиньон вырастает в США, а каждый сотый — в самом крупном грибо-
водческом хозяйстве в штате Пенсильвания. Находится оно в старой
известняковой шахте, а длина его подземных галерей — 24 км.
Учёные-микологи (специалисты по грибам) утверждают, что в идеальном случае
в природе на одном гектаре может вырасти за год полтонны белых грибов. А
культурных шампиньонов — в 100 раз больше (при низком урожае) и даже в 1000
раз больше (при высоком урожае).
350 лет разводили люди шампиньоны, нисколько не сомневаясь в том, что
культурный шампиньон и обыкновенный шампиньон, растущий в природе, — это одно и
то же. Лишь в 1906 г. учёные с удивлением обнаружили, что это — два
совершенно разных вида. Прошло ещё 25 лет, прежде чем «одомашненный» шампиньон
нашёлся в природе — настолько редко он встречается там! Оказывается, в природе он
был чем-то вроде Золушки, незаметной на фоне своих более жизнеспособных и
бойких сестёр. И лишь на грядке раскрылись его скрытые возможности.
И ещё один любопытный случай из жизни шампиньонов. В 1956 г. один
любознательный прохожий заметил на асфальте в центре Москвы, на Манежной площади
возле стены Манежа, какие-то странные вспучивания. Он сфотографировал их, а
на следующий день обнаружил, что вспучивания лопнули и из-под треснувшего
асфальта показались три шампиньона. Неудивительно: ведь давление в растущем
плодовом теле гриба достигает 7 атмосфер! Фотографии были опубликованы в
научно-популярном журнале. В. Солоухин в книге «Третья охота» восхищается этими
грибами, которые «пробили асфальт толщиной в несколько сантиметров,
разворотили его, как взрывом, и вышли на свет Божий». Далее писатель замечает:
«Конечно, почва около Манежа под мёртвым асфальтом унавожена в течение
веков : ведь в Манеже держали лошадей. Но какова сила жизни, каково стремление к
свету и солнцу, к воздуху, свободе! Когда в каком-нибудь деле становится
очень трудно и кажется, что не поднимешь, не сдвинешь с места, и одолевает
полная, бесконечная безнадёжность, я вспоминаю о трёх нежных, мягких, ранимых
шампиньонах, разворотивших, словно гранатой, бесчувственный, мёртвый асфальт,
который не сразу поддаётся даже отбойному молотку. Воистину, эти три гриба"
заслужили памятник!»
КУЛЬТУРНЫЕ ГРИБЫ. О самом известном из культурных грибов — шампиньоне — мы
уже рассказали. Раньше всего из шляпочных грибов человек стал разводить
растущий в Японии гриб сии-таке, или лентинус съедобный. По некоторым данным,
этот гриб разводят уже свыше двух тысяч лет.
А вот вешенку человек стал разводить совсем недавно. Учёные внимательно
присмотрелись к этому грибу в конце 60-х гг. нашего столетия. Оказалось, что
по содержанию полезных веществ вешенка приближается к белому грибу, а по
невзыскательности имеет немного себе равных: охотно облепляет густыми
«стайками» пни, повреждённые деревья, а на грибных фермах — древесные чурки или
мешки с соломой. Один подмосковный грибник нашёл в 1980 г. «стайку» из 4 63
сросшихся вешенок. Вешенка удивительно быстро «высасывает» все питательные
вещества из древесины, превращая её в труху. С центнера древесины можно получить
до 20 кг этих грибов.
У вешенки есть ещё одна особенность — в природе собирать её можно до
глубокой осени и даже до зимы. Вот любопытный диалог, услышанный
грибником-любителем В. Анциферовым, который он приводит в одном из своих очерков:
«— Знаешь, вчера по пути с дачи я насобирала в лесу грибов. Они так
замёрзли — пришлось отпиливать ножовкой.
— Интересно, что же это за грибы?
— Самые настоящие. Крупные такие, мясистые. Их, я вычитала, на чурбаках
разводят.
— Вешенки?
— Они самые. Мы эти вешенки собирали по оврагам до Нового года... »
ПОДЗЕМНЫЕ ГРИБЫ. Из рассказа натуралиста А. Смирнова об охоте За трюфелями:
«Бывалый охотник за трюфелями взял с собой в мешке поросёнка и, дойдя до
дубнячка, выпустил его. Поросёнок сразу стал обнюхивать землю.
— Ого, один есть! — воскликнул грибник через некоторое время. Остановился,
отстегнул сапёрную лопатку, копнул примерно на 10 см и достал какую-то
картофелину . Таинственный, редчайший гриб! И где! У нас в Подмосковье! К полудню
поросёнок отыскал десятка два трюфелей».
«Охотиться» за трюфелями можно не только с поросёнком, но и с собаками,
специально для этого обученными. Настоящие охотничьи собаки для этого,
впрочем, не годятся: мелькающая в чаще дичь заставляет их мгновенно позабыть о
СУМЧАТЫЕ ГРИБЫ: 1. Трюфель чёрный. 2. Трюфель белый.
3. Сморчковая шапочка. 4. Гельвелла. 5. Сморчок
конический. 6. Строчок (несъедобен).
грибах. Годятся для грибной охоты пудели, болонки, дворняжки. История такой
охоты насчитывает уже более пяти столетий.
Самые разные животные умеют благодаря своему обонянию разыскивать эти
грибы. Кое-где в России их зовут «коровьим хлебом», т. к. коровы разрывают
лесную подстилку и откусывают выступающую часть гриба. В XIX столетии под
Москвой для сбора трюфелей использовали даже ручных медведей!
Люди собирают трюфель — потаённый, скрытый в земле гриб — уже как минимум
два с половиной тысячелетия. Древние римляне иногда тратили на покупку
трюфелей всё своё состояние, т. к. верили, что этот гриб может возвращать человеку
прошедшую молодость. Они называли его «пищей богов».
В XIX в. Франция вывозила трюфели в другие страны тысячами тонн! Особенно
ценился гурманами чёрный французский трюфель за его сильный и стойкий терпкий
аромат.
СЫРОЕЖКИ. Грибы эти можно сравнить с необычными цветами, разбросанными по
лесу — настолько разнообразна и ярка их расцветка. Вместе с груздями,
рыжиками, волнушками и валуями (о них речь пойдёт ниже) они относятся к семейству
сыроежковых.
Вот названия только некоторых из них: сыроежка сереющая, сине-жёлтая,
зеленоватая, зелёная, болотная, жёлтая, жгуче-едкая, красивая, невзрачная,
зелено-красная, синяя, золотисто-жёлтая, золотисто-красная.
За что сыроежку прозвали «сыроежкой»? В. Солоухин говорит: «Значит, что же,
можно этот гриб есть сырым? Иногда мы пробовали в детстве, откусывали
краешек , а потом долго не могли промыть во рту речной водой ужасную едкую горечь.
Ничего себе сыроежка!»
Ряд сыроежек, если перед приготовлением их предварительно не отварить, слив
получившийся отвар, сохраняют едкий горький вкус. Едкие виды составляют
меньшинство среди сыроежек. Опытный грибник должен уметь отличать их от неедких
видов (или применять меры предосторожности ко всем собранным сыроежкам).
ВАЛУЙ. Издалека валуй легко принять за белый гриб. Может быть, поэтому так
часто пинают его ногами раздосадованные грибники, обманутые в своих
ожиданиях. Между тем, хотя он и уступает по своим вкусовым качествам белым,
подберёзовикам или лисичкам, хорошо приготовленный, он вовсе не плох. Сошлёмся в
подтверждение на В. Солоухина:
«У валуя странная судьба. В самых, так сказать, глубинах народа его не
считают плохим грибом, а тем более поганкой, как это происходит с шампиньонами.
Все знают, что валуй — съедобный гриб, и, однако же, почти никогда не берут.
Признаюсь, что долгое время я относился к валуям с пренебрежением. Но однажды
в одном московском доме, где любят вкусно поесть, подали на стол грибы. Все
они были равные по величине, и не было ни одного крупнее лесного ореха, и
были они маринованные, вкусные, пользовались самым большим успехом за столом, и
были это обыкновенные валуйчики. Но и крупные валуи хороши. Нужно только
правильно их приготовить, что вовсе не сложно. Два или три дня их мочат в
холодной воде, меняя ее, по крайней мере, два раза в день, а затем солят с разными
листьями и специями. И, право, не знаю, отличите ли вы их от других солёных
грибов, в том числе от прославленного груздя».
ЛИСИЧКА. «Лисичка-сестричка» — так иногда Зовут этот гриб. Лисичкой — за
ярко-рыжую окраску, заставляющую вспомнить меховой лисий наряд. «Сестричкой»
— за то, что эти грибы никогда не встретишь поодиночке. Всегда в моховом
ковре скрывается целая их семейка.
Хорош этот гриб тем, что никогда не бывает червивым. Почему — учёным не
вполне ясно. Ничего ядовитого для мух и их личинок в лисичке пока не найдено.
Может быть, насекомых отпугивает яркая окраска гриба? Кстати, это хорошее
опровержение распространённого заблуждения, что черви поражают все съедобные
грибы, а поганки не трогают. Никогда не следует руководствоваться этим
«правилом» при различении съедобного гриба и поганки.
Приведём ещё одно наблюдение В. Солоухина — о лисичках:
«Однажды мы ехали в автомобиле по Рязанской области... Слева от дороги
тянулся берёзовый лесок. Он был довольно редок и проглядывался далеко. И
насколько он проглядывался, весь он был сплошь усеян лисичками. Автомобиль шёл
вдоль леса километр за километром, а лисичек было всё столько же, как будто
мы, не двигаясь, смотрели на одно и то же место. Я думаю, что там можно было
насобирать несколько тонн лисичек».
ОПЁНОК. Почти все шляпочные грибы, даже зловредная бледная поганка, лесу
приносят только пользу, заботливо опекают деревья и «дружат» с ними. А вот
опёнок — настоящий агрессор и захватчик. Со своих «укреплённых пунктов» —
пней — он то и дело устраивает «набеги» на соседние живые деревья,
дотягиваясь до них чёрными шнурами своей грибницы. Плохо придётся дереву, до которого
дотянулся опёнок. Медленно, но верно он разрушит древесину, отравит растение
своими соками и, в конце концов, убьёт его. Даже старое мощное дерево
погибнет после десятка лет сражения с опёнком, а молодое не выдержит более года-
двух.
Невольно радуется грибник, попавший в лес, сплошь заросший грибными
«шубами» опёнков (их ещё называют опятами). Но надо знать между тем, что лес такой
ослаблен и тяжело болен. «Не знаешь даже, как себя вести, — пишет В.
Солоухин, — то ли срезать грибы аккуратно, как белые или рыжики, то ли начать
нарочно рвать коричневые нити, похожие на электрошнуры, расползающиеся по лесу
и опутывающие всё новые и новые деревья».
В довершение сравнения с чем-то электрическим шнуры эти, опутавшие гнилые
пни, фосфорически светятся. Такое свечение можно наблюдать тёмной ночью.
А по своим пищевым качествам опёнок — гриб универсальный: хорош и жареный,
и солёный, и сушёный, и маринованный.
СМОРЧКИ И СТРОЧКИ. Удивительна репутация строчка: врачи и биологи в один
голос утверждают, что нередки случаи отравления, и далее смертельного, этим
грибом. Симптомы при этом напоминают отравление бледной поганкой. А некоторые
грибники упорно доказывают, что собирали и ели этот гриб, и без всякого вреда
для себя. Кто же прав? Как ни странно, и те и другие.
Оказывается, строчок содержит ядовитое и не разрушающееся при кипячении
вещество, но каждый гриб — в количествах самых разных. Внешне неразличимые,
одни строчки безвредны, другие — смертельно ядовиты. Поэтому лучше не собирать
этот гриб. Использовать его в пищу — всё равно что играть с револьвером в
«русскую рулетку». Ну а если жаль всё-таки проходить мимо, по образному
выражению В. Солоухина, «мозговидного грибного Квазимодо» — строчка, можно
использовать его для засушки. Через полгода сушёный строчок будет совершенно
безвреден.
Сморчки же в отличие от строчков вполне съедобны, правда, перед
приготовлением их следует прокипятить и слить отвар. Вот любопытное описание одной
грибной трапезы (из рассказа С. Терпигорева «Сморчки»):
«Необыкновенный — и сильный и нежный, и острый и деликатный, и приятный и
мягкий — запах разлился кругом. Сморчки были большие, чернобёдрые, масляные,
блестящие и ложились на тарелку, как щенята некрупной породы... Не зная, как
их есть, я вилкой перерезал пополам один сморчок, поддел его и хотел уже
отправить в рот, как Сергей Евграфович, заметив, что я делаю этакое варварство,
с лицом, искажённым не страданием, а мучением даже, сказал мне: "Ах, как же
можно! Надо брать и класть сморчок в рот цельным и не жевать даже, а так
только слегка придавливать языком. Он уж сам проскользнёт у вас..."»
Как и строчки, сморчки вырастают в весеннем апрельском лесу, где другой
добычи для грибника ещё нет. Любят вырубки, места кострищ, пожарищ. В Швейцарии
после лесных пожаров 1943 г. на месте сгоревшего леса выросло громадное
количество сморчков. В. Солоухин пишет о сборе сморчков: «В лиственном лесу мне
то и дело стали попадаться эдакие изящные ноздреватые восточные минаретики,
сооружённые природой... Вот они какие, настоящие, классические сморчки!
Ничего бесформенного, мозговидного, безобразного. Полная симметрия».
ГРИБ ДЛЯ ТРЕЗВЕННИКОВ. Так вполне можно назвать навозники, или, если
употреблять более благозвучное (хотя и идентичное по смыслу) латинское название,
— копринусы. Грибы эти обладают уникальной и довольно интересной
особенностью. Молодые и приготовленные сразу после сбора копринусы съедобны и
совершенно безвредны, если. . . Если человек в день употребления их в пищу и ещё
день-два после этого не принимал спиртного! В противном случае возникнут
симптомы отравления: тошнота, сильное покраснение кожи. Вскоре эти ощущения
пройдут, но новый приём спиртного повторит их с прежней силой. Одно из
веществ, содержащихся в копринусах, задерживает разложение алкоголя в
организме , и образующийся продукт вызывает отравление.
Выражение «растут, как грибы» особенно применимо к копринусам. За считанные
часы вырастает этот гриб, а через сутки шляпка уже чернеет (теперь она
несъедобна) и расплывается в чёрную кашицу.
Из этой кашицы издавна приготавливают особые чернила, добавив в неё немного
клея, чтобы они не стирались. Ими иногда подписывают особо важные документы.
Дело в том, что, если сфотографировать такую подпись под лупой, на снимке
будут чётко видны присохшие чёрные споры гриба. По неповторимому рисунку их
расположения, как по отпечаткам пальцев, всегда можно установить подлинность
документа. Поэтому навозники называют ещё чернильными грибами.
Теперь ещё несколько слов о приготовленных копринусах. Автор книги «Лесное
счастье» П. Сигунов, замечающий, что серый копринус «ароматнее и слаще пере-
пелятины», о белых копринусах пишет так:
«Молодые белые копринусы — это чудо! Раз пробу возьмёте — и после не
расстанетесь . Их лучше всего ошпарить кипятком и нарезать поперёк шляпки тонкими
ломтиками. Вы увидите белое, идеально круглое и ровное колечко с пушистыми
волоконцами в дырочке. И, пожалуйста, манипулируйте колечками, как циркачи, —
всё теперь зависит от вашего поварского искусства».
ГРИБЫ В СЫРОВАРЕННОМ ДЕЛЕ. Легенда гласит, что когда-то, давным-давно, во
Франции жил один мальчик-пастух. Ночлег он находил в пещере и как-то, выгоняя
скот на пастбище, Забыл там кусок сыра, завёрнутый в тряпицу. Вернувшись
обратно через несколько дней, он развернул тряпицу и увидел с досадой, что сыр
покрылся пятнами и прожилками сине-зелёной плесени, став похожим на мрамор.
Но мальчик был очень голоден и всё-таки решил съесть заплесневевший продукт.
Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что сыр не только не
потерял во вкусе, но и приобрёл приятную остроту, пикантность и особый аромат.
Отсюда, если верить преданию, ведёт свою историю знаменитый французский сыр
«Рокфор». Есть и многие другие сорта сыров, в созревании которых грибы
принимают самое активное участие: французские «Камамбер» и «Бри», итальянская
«Горгонцола», голубой датский сыр. Эти сыры называют мягкими. Головки таких
сыров выкладывают в помещении, воздух которого насыщен спорами
соответствующего гриба (это некоторые грибы рода пенициллиум). Через неделю сырная
головка покрывается плесневым пушком — «нежной гнилью», как назвал её один поэт.
Когда мы едим мягкий «мраморный» сыр, счищать этот пушок совсем не нужно —
этим мы лишим сыр части его неповторимого вкуса...
ДОЖДЕВИКИ. Послушаем В. Солоухина: «Уже с мая месяца начинают появляться
среди зелёной травы нежные белые шарики, которые впоследствии деревенские
ребятишки будут давить босыми пятками, забавляясь облаком то чёрного, то тёмно-
зелёного, то шоколадного дыма. Иные шарики с грецкий орех, иные с детскую
голову. Иные круглые, будто лежит на зелёном поле бильярдный шар, иные похожи
на пестик, которым толкут в ступе, а ещё больше — на электрическую лампочку».
Молодые дождевики иногда называют «заячьей картошкой», а старые, «пылящие»,
— «волчьим табаком». Вообще, в дождевиках немало интересного. Их белая
мякоть, например, остаётся под кожицей стерильной и испокон веков используется
как вата или пластырь: её накладывают на порезы, ссадины, раны. Такой
пластырь прекращает кровотечение и даже убивает бактерии, т. к. в нём есть
вредные для них вещества.
Невероятно большое количество спор в каждом из этих грибов. В США в 1988 г.
нашли гигантский дождевик, имевший без малого два метра в обхвате! В одном из
таких гигантских экземпляров содержалось 160 триллионов спор — столько же,
сколько в 9 тысячах шампиньонов! Если бы из каждой такой споры выросло всего
одно такое же огромное плодовое тело, гигантские дождевики покрыли бы плотным
ковром площадь, равную площади всей Европы.
В. Солоухин пишет: «Как известно, молодой дождевик на ощупь твёрд и крепок,
а на разрезе бел, как сметана. В эту пору его можно, не сомневаясь, класть на
сковородку. Жаркое будет благоухать превосходным грибным ароматом. С
возрастом мякоть дождевика начинает слегка желтеть, не пружинит, не старается
распрямиться. На этой стадии дождевики брать уже не следует».
1. Рогатик жёлтый. 2. Белый навозник (копринус). 3. Дождевик. 4.
Порховка. 5. Свинушка тонкая (несъедобна).
СВИНУШКИ. Если многие грибы из разряда «поганок» перекочевали в число
съедобных грибов, то со свинушками произошло обратное «превращение». Достоверно
установлено множество случаев отравления людей этими грибами, считавшимися
безвредными. Что тому причиной? Среди специалистов нет единства в суждениях
по этому поводу. Возможно, этот гриб очень быстро начинает разлагаться после
сбора и становится ядовитым. Возможно, он особенно тяжело действует на неко-
торых людей. Замечено также, что свинушка хорошо накапливает ядовитые тяжёлые
металлы. Поэтому лучше воздержаться от сбора этого гриба, ведь при
отравлениях свинушками имелись даже случаи со смертельными исходами.
РОГАТИКИ. Порой в лесу можно встретить заросли настоящих «грибных кораллов»
— рогатики. Высота их обычно — до 10 см, но иногда — целых 30 см. Три-четыре
таких гриба наполнят целую корзину. Рогатики малоизвестны как съедобные
грибы, и большинство грибников их обходят. Между тем в варёном виде они очень
вкусны, и пренебрегать ими не следует.
МУРАВЬИ-ГРИБОВОДЫ. Человек — не первое существо на Земле, начавшее
систематически возделывать грибы. Задолго до него культуру грибов создали
американские тропические муравьи атта. Каждый муравейник атта имеет подземную «грибо-
водческую ферму» площадью во много квадратных метров. Отовсюду муравьи
приносят на свои грибные угодья кусочки листьев, разгрызают их здесь на мелкие
части. Муравей, несущий в челюстях кусок листа, как будто укрывается
самодельным «зонтиком». За это муравьев атта даже прозвали «зонтичными».
На измельчённых листьях разрастается грибница, которую насекомые обгрызают
по мере её роста. Отправляясь в «свадебное путешествие», молодая матка не
забывает захватить с собой частичку грибницы, держа её в ротовой полости.
Отношение её к грибнице столь самоотверженно, что она совершает даже, если так
можно выразиться, «яйцеубийство»: раздавливает первые отложенные ею яйца,
выливая на грибницу их содержимое. Позже её более «удачливые» потомки,
появившись на свет, начнут стаскивать к грибнице кусочки листьев.
Разводят грибы и некоторые виды термитов — на измельчённой древесине.
Возможно, что и муравьи, живущие в средних широтах, также используют грибы в
пищу и имеют какие-то начальные навыки их возделывания. Во всяком случае, на
муравейниках часто можно встретить совершенно определённые грибы (например,
шампиньоны). Но так это или нет — учёным до конца ещё не ясно.
ЯДОВИТЫЕ ГРИБЫ
БЛЕДНАЯ ПОГАНКА. «Какие великолепные грибы! — восхищённо сказал
древнеримский император Клавдий своей супруге Агриппине, угощавшей его домашним
обедом. — Почему их не подавали к моему столу ранее? Отныне пусть подают мне
только такие грибы!» Распоряжение императора осталось невыполненным: на
следующий день он скончался от отравления. По мнению историков, вместо любимых
древними римлянами цезарских грибов (этот съедобный гриб, похожий на мухомор,
малоизвестен в России, но жители Рима считали его «царём грибов») вероломная
супруга подала Клавдию смертельно ядовитую бледную поганку.
Бледная поганка — своеобразный «чемпион», самый ядовитый гриб на свете.
Вероятно, и самый коварный. Дело не только в приятном грибном запахе и вкусе (о
котором мы можем судить по оценке Клавдия) , но и в том, что съевший бледную
поганку человек первоначально чувствует себя вполне хорошо. Проходит час,
два, двенадцать часов, иногда — сутки после рокового обеда, а человек всё ещё
ничего не замечает.
Наконец, появляются первые признаки отравления — головная боль, жажда, резь
в животе, затем рвота и сильная слабость, — но теперь спасать человека, как
правило, уже поздно. Он может прожить ещё 2—4 дня, возможны даже временные
улучшения, но, если количество съеденных грибов превышает смертельную дозу,
роковой исход почти неизбежен.
Яд бледной поганки не разрушается ни при кипячении, ни при жаренье. Поэтому
единственный способ избежать отравления — хорошо уметь распознавать этот
гриб. Его отличительные признаки — кольцо на ножке, «чашечка» (вольва) в её
основании, белый цвет пластинок шляпки. По первым двум признакам бледную
поганку можно отличить от сыроежек, а по второму и третьему — от шампиньонов
(пластинки у них розоватые или тёмные).
Писатель Владимир Солоухин свой рассказ о бледной поганке завершает так:
«Вот какое злодейство может произрасти из доброй земли, из доброго воздуха,
из доброй воды, из доброго солнца. Правда, мы уже знаем, что змеиный яд —
прекрасное лекарство, облегчающее страдание больного человека и возвращающее
ему здоровье. Я думаю, и бледная поганка зачем-нибудь да нужна, если её
создала природа. Когда-нибудь, вероятно, узнают её полезную сторону, и она будет
ценнейшим растением. Но пока что, дорогие грибники, берегитесь бледной
поганки !»
ЯДОВИТЫЕ ГРИБЫ: 1. Бледная поганка (белая и зелёная формы).
2. Ложнодождевик обыкновенный. 3. Ложноопёнок серно-жёлтый.
4. Говорушка восковатая. 5. Красный мухомор.
МУХОМОРЫ. В. Солоухин пишет: «Все ядовитые грибы в народе называются
поганками. Но у меня никогда не было ощущения, что красный мухомор — гриб поганый.
Напротив, я всегда любовался им и любуюсь до сих пор, когда увижу. Что и
говорить , гриб красив. Яркий, с белыми крапинками по красному полю, он украшает
чёрный колорит елового леса, внося прекрасное и нужное глазу разнообразие».
Во впадине шляпок старых мухоморов иногда скапливается дождевая влага.
Насекомые, желая напиться, прилетают на «водопой». Утолив жажду из шляпки
мухомора, они погибают и падают замертво возле гриба. Отсюда — и его название.
Человек, отравившийся красным мухомором, чувствует сильное нервное
возбуждение и что-то вроде опьянения, у него возникают галлюцинации. Выздоровление
обычно наступает через день-два, смертельные исходы редки.
Знаменитые средневековые завоеватели — викинги — нашли применение
возбуждающим свойствам красного мухомора. Непобедимыми воинами среди них считались
берсерки — «обоерукие»: обнажённые по пояс, не чувствуя боли, в пылу схватки
они разили врагов направо и налево мечами, зажатыми в обеих руках. Перед боем
они пили отвар красных мухоморов и затем уже устремлялись в битву, кусая в
воинственной ярости свой щит. Берсерки наводили ужас на противников викингов.
Бледная поганка, разнообразные мухоморы — ближайшие родственники, из рода
аманита. Как ни странно, есть в этом роду и съедобные, порой даже очень цен-
ные грибы: цезарский гриб, поплавки, розовый мухомор. Но различия между ними
и их смертельно ядовитыми собратьями иногда настолько незаметны, что уверенно
собирать их могут только самые опытные грибники.
ГРИБЫ-ДВОЙНИКИ. Надо сказать, что многие смертельно ядовитые грибы никакой
реальной опасности для человека не представляют по той простой причине, что
их никто никогда не собирает. Опасны для человека так называемые грибы-
двойники — ядовитые грибы, похожие на какие-либо съедобные. Почти каждый
съедобный гриб имеет чем-то похожего на него несъедобного или ядовитого собрата.
«Ложным белым грибом» можно назвать несъедобный желчный гриб. Мякоть его на
изломе розовеет. Несъедобный ложноопёнок серно-жёлтый отличается от осенних и
летних опёнков жёлто-зелёным цветом пластинок. Ну а «ложный шампиньон» — это
не более и не менее как бледная поганка. Неопытный грибник может спутать её
порой и с сыроежкой. О её отличиях мы уже рассказали. Есть среди шампиньонов
и ядовитый рыжеющий шампиньон — от него исходит «больничный запах» карболки,
а при надавливании его мякоть желтеет. Смертельно ядовитую говорушку воскова-
тую можно перепутать с малоизвестным съедобным грибом ивишнем. У ивишня
пластинки розоватые, у говорушки — белые.
Существует множество легенд о том, как различить съедобные и ядовитые
грибы. Будто бы от отвара поганок темнеет серебро, свёртывается молоко. И
«черви» (личинки мух) ядовитые грибы будто бы никогда не поражают. А если эти
грибы поварить хорошенько с солью да ещё выпить к грибам рюмку спиртного —
никакая отрава якобы не страшна. Все эти поверья и «приметы» откровенно ложны
и ничего общего с действительностью не имеют. На самом деле единственный
способ избежать отравлений — знать все съедобные и ядовитые грибы «в лицо» и
никогда не собирать «незнакомцев». Даже съедобные грибы, состарившись или
зачервивев , могут стать ядовитыми.
Ну а если всё-таки не удалось избежать отравления... Уложите больного в
постель, дайте ему грелку, крепкий чай для улучшения работы сердца, можно
молоко и ни в коем случае — спиртные напитки.
Желудок предварительно следует очистить, выпив много воды с содой. И —
срочно вызывайте врача. Если человек отравился смертельно ядовитым грибом,
например бледной поганкой, минута промедления может стоить ему жизни.
ВОЛШЕБНЫЙ ГРИБ АЦТЕКОВ. В раскопках поселений древних майя археологи
издавна находили каменные «грибки», служившие, по-видимому, объектом поклонения.
Возраст самых древних из них достигал трёх тысяч лет. С другой стороны, в
произведении жившего в XVI в. францисканского монаха Бернардино де Саагуна
«История Новой Испании», где описывается культура разгромленного испанцами
ацтекского государства, есть упоминание о том, что во время религиозных
обрядов индейцы употребляли в пищу какой-то гриб, вызывавший опьянение и
галлюцинации . Монах называл этот гриб «порождением дьявола». Сами ацтеки считали
иначе, называя гриб «теонанакатл» — «божественный гриб».
Следы индейского культа грибов терялись во мраке столетий. Но в 1953 г.
одна американская чета — Дж. Уоссон и его жена Вера Павловна, увлекавшиеся
очень редкой наукой — этномикологией, т. е. наукой о значении грибов в
культуре разных народов, — решила исследовать эту загадку. Они отправились в одну
затерянную в горах мексиканскую деревушку, где жили индейцы мацатеки —
потомки древних ацтеков. Но только через два года супругам Уоссон удалось добиться
такого доверия со стороны индейцев, что те позволили им присутствовать на
тайной грибной церемонии. Они стали первыми белыми людьми, вкусившими
таинственного «волшебного гриба ацтеков».
Ночью участники обряда собрались в пустующей хижине на окраине деревни.
Здесь был воздвигнут христианский алтарь с распятием, возле которого лежали
священные грибы. Как потом выяснили учёные, это были грибы рода псилоцибе,
близкие родственники наших ложных опят. По размеру они невелики: 1—2 см в
высоту. Руководила обрядом старая женщина-шаманка. В церемонии смешались
языческие и христианские ритуалы. Напевая молитвы, знахарка съела 12 грибов и
раздала по несколько штук остальным. Американцы, также поевшие грибов, вместе со
всеми подпали под власть разнообразных величественных видений: роскошных
дворцов, пейзажей, праздничных шествий. К утру участники грибного пира
уснули .
Позднее швейцарский химик Гофман, исследуя эти грибы, также решил проверить
на себе их действие. Вот как он описывает свои ощущения: «Всё вокруг чудесным
образом изменилось. Я понимал, что, зная о мексиканском происхождении грибов,
я могу видеть только мексиканские мотивы. С открытыми и закрытыми глазами я
видел лишь индейские орнаменты с их характерными сочетаниями красок. Когда
надо мной наклонился врач, чтобы измерить кровяное давление, он превратился
для меня в ацтекского жреца, приносящего жертву, и я не был бы удивлён, если
бы в руках у него появился обсидиановый нож. Несмотря на всю серьёзность
опыта, я не мог не развеселиться при виде того, как знакомое лицо моего коллеги
стало совершенно индейским».
Любопытно, что Гофман до этого в Мексике и Латинской Америке никогда не
бывал и этнографией не интересовался. Он определил химическую структуру
наркотического вещества «волшебного гриба» и назвал это вещество псилоцибином.
По химическому строению псилоцибин похож на алкалоид спорыньи, из которого
получают наркотик ЛСД (см. ст. «Грибы-паразиты»).
ПРИЧУДЛИВЫЕ ГРИБЫ (гастеромицеты) : 1. Диктиофора (другое
название гриба — «дама-под-вуалью»). 2. Мириостома (народное название
— «земляная звёздочка»). 3. Красный решёточник. 4. Цветохвост-
ник.
ПРИЧУДЛИВЫЕ ГРИБЫ. Немецкие ботаники назвали их «грибами-цветами».
Натуралист Джералд Даррелл так описывает их разнообразие в южноамериканских
джунглях: «Они были всех цветов, от винно-красного до чёрного, от жёлтого до
серого, и фантастически разнообразны по форме. Некоторые были красные и имели
форму венецианских кубков на тонких ножках; другие, все в филигранных
отверстиях, напоминали маленькие жёлто-бурые изогнутые столики из слоновой кости;
третьи были похожи на большие гладкие шары из смолы или лавы — чёрные и
твёрдые, они покрывали всю поверхность подгнивших брёвен; а иные, скрюченные и
ветвистые, как рога миниатюрного оленя, были, казалось, изваяны из
полированного шоколада. Одни грибы выстроились в ряды, словно красные, жёлтые,
коричневые пуговицы на манишках упавших деревьев; другие, похожие на старые жёлтые
губки, свисали с ветвей и источали едкую жидкость. Это был колдовской
пейзаж» .
Речь идёт о тропических нутревиках (гастеромицетах). В юном возрасте нутре-
вики — плотные шарики наподобие дождевиков (дождевики, кстати говоря, тоже
принадлежат к этой группе). В Западной Европе эти шарики прозвали
«дьявольскими яйцами». Споры созревают внутри шарика — за это нутревики и получили
своё название. Затем шарик лопается, и из него появляется причудливое
плодовое тело. «Освободившись», оно растёт необычайно быстро: иногда за полчаса
может вырасти на 10 см (!). С помощью яркой окраски и резкого запаха,
зачастую неприятного, грибы-цветы привлекают насекомых, разносящих споры. Грибы-
цветы встречаются и в России. Они занесены в Красную книгу, и срывать их не
следует.
ГРИБЫ-ПАРАЗИТЫ
Паразитические грибы могут заражать животных, растения, другие грибы,
человека. Но наибольшее влияние на жизнь людей уже много столетий оказывают грибы
— паразиты растений. Ежегодно человечество теряет из-за этих грибов около
пятой части мирового урожая растений.
Плоды яблони, поражённые грибом монилинией фруктовой.
ФИТОФТОРА. В 1845 г. на Ирландию обрушилось невиданное бедствие, изменившее
всю судьбу народа этой страны: неурожай картофеля, картофельная «чума». К
тому времени картофель служил практически единственной пищей для четверти
населения Ирландии, а для остальных составлял примерно половину рациона питания
(в других странах роль картофеля была меньшей). Со страхом смотрели люди на
клубни картофеля, почти полностью поражённые какой-то таинственной гнилью.
Они боялись употреблять в пищу даже клубни, не сгнившие полностью, видя в
происшедшем Божью кару. От голода жители целых селений стали похожи на
обтянутые кожей скелеты. Смерть косила людей с такой скоростью, что их не
успевали хоронить. Оставшиеся в живых тысячами покидали Ирландию, уезжая в Англию и
США. Толпы эмигрантов буквально атаковали суда, отплывающие из Ирландии. Уез-
жающие бросали жилища, землю, иногда и семьи. Каждый восьмой ирландец в
результате голода и последовавших эпидемий оказался в могиле, а четверть
населения страны — 2 млн. человек — эмигрировала.
Все эти несчастья вызвал паразитический гриб, поражающий картофель, —
фитофтора. Но почему именно в 1845 г. так катастрофически проявилось его
действие?
Как известно, картофель был завезён в Европу из Нового Света вскоре после
открытия Колумба. Вероятно, когда европейские путешественники отбирали клубни
для перевозки в Европу, они старались выбрать самые молодые и здоровые, ещё
не поражённые фитофторой. Поэтому, когда картофель пересёк Атлантический
океан , гриб вместе с ним в Старый Свет не попал. Клубни американского картофеля
у себя на родине в ходе отбора приобрели способность бороться и выстаивать
против гриба-паразита. Но в Европе фитофторы не было, и за триста с лишним
лет селекции (на вкус, урожайность, морозостойкость и т. д.) картофель
напрочь «забыл» своего старинного врага и разучился с ним сражаться.
В 40-х гг. XIX в. начался крупномасштабный экспорт в Европу знаменитой
чилийской селитры. Европейские корабли стали частыми гостями в районах древнего
возделывания картофеля. Видимо, с ними тогда и попала в Старый Свет
фитофтора. Кто знает, возможно, океан случайно пересекла всего одна-единственная
спора гриба... В таком случае эта крошечная спора трагически изменила или
оборвала жизни миллионов людей. Невольно вспоминается другая столь же малая
спора — гриба пенициллиум, — столетием позже случайно залетевшая в кабинет
биолога Александра Флеминга (см. ст. «Александр Флеминг»). Но тогда она
помогла спасти жизни миллионов людей.
В 1844 г. фитофтору обнаружили в Англии, Франции, Бельгии. Картофельная
«чума» начала своё триумфальное распространение по континенту. Жаркое и сухое
лето 1844 г. несколько замедлило её продвижение, но на следующий год
положение стало серьёзнее. 6 сентября 1845 г. в дублинской газете появилось
сообщение о картофельной гнили в Ирландии. Вначале почти никто не обратил на это
внимания, но месяцем позже стало ясно, что урожай едва ли не полностью
загублен. Начался картофельный голод.
Микроскопический гриб-паразит из класса оомицетов принёс в середине XIX в.
страдания, голод, бедность многим народам Европы. Нет среди грибов другого со
столь трагической славой. И сейчас он порой напоминает о себе вспышками
болезней картофеля, томатов в разных странах.
СПОРЫНЬЯ. Средневековые рукописи рассказывают нам о вспышках странной
болезни , уносившей порой не меньше людей, чем чума и холера. У заболевших ею
начиналась гангрена или их одолевали «злые корчи» (конвульсии). Во время
одной из сильных вспышек этой болезни в конце X в. во Франции погибло 40 тыс.
человек. В конце XVII в. во время азовских походов Петра I в Астрахани от
недуга погибло 20 тыс. человек.
В 1090 г. один богатый парижанин со своим сыном, заболевшим этой болезнью,
попал в селение, где находилась церковь Св. Антония. Они страстно молили
святого о помощи, и произошло чудо — больной выздоровел. Его отец после этого
пожертвовал госпиталю при церкви всё своё состояние, а сам постригся в
монахи. Пятью годами позже римский Папа Урбан II основал орден Св. Антония, в
задачи которого входило лечение больных этим недугом. За болезнью прочно
закрепилось с тех пор название «огонь Святого Антония», или «антонов огонь».
Долгое время истинная причина болезни была неясна. Лишь в конце XVIII в.
учёные выяснили, что «антонов огонь», или эрготизм, — это отравление зерном,
заражённым грибом-паразитом спорыньёй.
Поселившись в цветке ржи, гриб привлекает насекомых каплями сладкой
«медвяной росы» (так её называют в народе). Перелетая с цветка на цветок, мухи раз-
носят гриб по посевам. К концу лета грибница спорыньи образует плотный тёмно-
фиолетовый «рожок» (склероций). Пройдя в конце лета по полю, засеянному
рожью, можно заметить эти рожки, высовывающиеся из ржаных колосьев. Если их
перемелют с мукой, и они попадут в хлеб, такой хлеб может вызвать вспышку «ан-
тонова огня» — эрготизма. Из рожков спорыньи в середине XX в. был получен
знаменитый и очень опасный наркотик — ЛСД; используют эти рожки и в медицине
(например, в акушерской практике).
Отравление заражённым хлебом сейчас в европейских странах встречается редко
благодаря хорошей очистке зерна.
Спорынья пурпурная на колосе ржи и проросший рожок (склероций).
РЖАВЧИНА. В Библии ржавчина растений упоминается наравне с моровой язвой,
нашествием неприятеля, саранчой и прочими страшными бедствиями. Вероятно, это
первая болезнь растений, упоминания о которой довили до нас со столь древних
времён. В Древнем Риме существовало особое божество — Робиг, ограждающее от
ржавчины. Каждый год в праздник робигалии 23 апреля римляне приносили
божеству в жертву рыжих собаку и ягнёнка (по цвету ржавчины и засухи), моля
защитить посевы.
Название «ржавчина» очень удачно по отношению к этой болезни растений. Оно
привилось почти во всех языках. На поражённых листьях и стеблях возникает
налёт ярко-оранжевого, иногда почти чёрного цвета. Вызывают эту болезнь
ржавчинные грибы. Любопытно, что ржавчинный гриб может иметь несколько самых
несхожих хозяев. К примеру, одно время в Европе были очень популярны живые
изгороди из барбариса. Но учёные выяснили, что ржавчинный гриб, поражающий
стебли злаков, своё «детство» проводит на барбарисе. Жертвой этого открытия
стал, конечно, «невинный» барбарис, который повсюду стали уничтожать.
ВЕДЬМИНЫ МЕТЛЫ. Академик-псевдоучёный Кассиан Рядно, герой романа Владимира
Дудинцева «Белые одежды», в подтверждение своих идей о «порождении овсом
овсюга» и «появлении васильков из семян ржи» (в реальной жизни подобные идеи
насаждал академик Трофим Лысенко) демонстрировал ветку серой ольхи, выросшую
будто бы на берёзе. Те, кто читал роман, помнят, что ботаники, герои
произведения , не побоялись доказать, что побеги берёзы стали непохожи на себя под
влиянием гриба-паразита. Хотя в то время (40—50-е гг. нашего века) подобный
научный спор вполне мог повлечь за собой увольнение с работы, и даже арест.
Побеги с неестественно густой листвой или хвоей, похожие на гнёзда или
шапки , в народе издавна называют «ведьмиными метлами». Повинны в их образовании
самые различные грибы-паразиты.
ГОЛОВНЯ. Кто бывал на пшеничном поле, тот, возможно, встречал как бы
обугленные колосья. Болезнь эта так и называется — головня. Вызывают её
головнёвые грибы. Вместо семян в поражённых растениях образуется порошащая
(сыплющаяся подобно порошку) масса спор.
Интересно, что молодые головнёвые грибы, растущие на кукурузе — пузырчатую
головню кукурузы, — иногда используют в пищу. В Латинской Америке очень
популярно кушанье из этого головнёвого гриба: по вкусу он напоминает шампиньоны.
Ежегодно на рынках продаются сотни тонн этого гриба. В Китае водяной рис
специально заражают головнёвым грибом-паразитом, а затем употребляют в пищу.
СЕ РАЯ ГНИЛЬ. Если дождливым летом вам приходилось собирать землянику, то
вам, вероятно, попадались серые, покрытые как бы тонким пушком ягоды. Эту
болезнь — серую гниль земляники — вызвал гриб ботритис. Он может поражать очень
многие растения.
Как ни странно, способен он приносить и некоторую пользу. Во французской
провинции Сотерн сбор винограда производится уже после того, как его поразил
ботритис. Вино, которое делают из такого винограда, в результате приобретает
очень приятный и необычный вкус. Болезнь, вызываемую грибом, здесь прозвали
«благородной гнилью». Вина «Сотерн» ценятся любителями весьма высоко.
МУЧНИСТАЯ РОСА. По поверхности листа постепенно расползается грибница
паразитического гриба. Со стороны она выглядит как белый налёт — мучнистая роса.
Так называют эту болезнь. Ею страдают очень многие растения — от злаков до
смородины и роз.
Мучнисторосяные грибы сейчас «заняты активной экспансией». Они поражают всё
новые виды растений, увеличивается их вредоносность. В последние годы в
средней полосе России стало бросаться в глаза то, что к концу лета все дубы стоят
как бы облитые грязной мыльной водой. Это тоже поражение мучнистой росой.
Между прочим, эта болезнь дубов — «подарок» Нового Света Старому, как и
фитофтора4 .
ТРУТОВИКИ. Трутовые грибы играют ключевую роль в процессах разрушения
древесины, происходящих в природе. Без них вся планета могла бы покрыться слоем
каменного угля и окаменевших растительных остатков. Но эта особенность
трутовиков для человека имеет и отрицательную сторону: они могут разрушать
деревянные строения, которые приходится защищать от трутовиков.
Некоторые из этих грибов, которые мы часто можем встретить на деревьях, в
особенности настоящий трутовик, в своё время очень широко применялись для
изготовления зажигательных трутов, на которые падала искра при высекании огня.
После изобретения спичек (1833 г.) и их широкого распространения это
применение трутовиков постепенно потеряло своё значение.
Было у этих грибов и ещё одно, более экзотическое применение. Их нижний
слой отделяли от верхнего, с месяц вымачивали в щелочном растворе, отбивали
Примерно 70 % все культурных растений тоже пришло из Нового Света.
молотком и превращали в похожий на кожу или войлок материал. Иногда его
подвергали тиснению. Из него шили шапки, куртки, рукавицы. А из одного огромного
трутовика в Германии изготовили такое количество материала, что из него даже
сшили рясу для архиепископа Фрайбургского. К началу XX в. изготовление
«грибной кожи» постепенно сошло на нет. В наше время этот промысел пытаются
возродить , причём «грибную кожу» получают из искусственно разводимых трутовиков.
Есть у трутовиков одно примечательное биологическое свойство. Их можно
назвать «живыми отвесами»: как бы ни стояло, лежало, склонялось дерево-хозяин,
поверхность нижнего, трубчатого, слоя гриба всегда будет параллельна земной
поверхности. Оно и понятно: ведь если трубчатый слой не будет смотреть «прямо
вниз», из него не смогут высыпаться споры. А ведь наклон ствола может
меняться, и не раз! Падение дерева означает катастрофу для живущих на нём
трутовиков. Если им удастся, то, напрягая все силы, они отрастят новое плодовое тело
— перпендикулярно старому.
Среди трутовиков обнаружены самые большие из всех грибов мира. В США в 40-х
гг. нашего столетия был найден трутовик весом 136 кг, а размером 142x94 см.
На территории Микологического института в Англии продолжает расти трутовик
размером 147x121 см и более 4 м в окружности! А самый большой съедобный
трутовик нашёл в 1976 г. один американский грибник. Гриб весил более 32 кг!
Трутовик (вид сбоку и снизу).
ГРИБЫ — ПАРАЗИТЫ НАСЕКОМЫХ. Некоторые грибы-паразиты приспособились
поражать своих будущих хозяев (насекомых и пауков) с помощью своеобразного
«артобстрела». Стоит тем приблизиться к такому грибу, как он обстреливает их
своими спорами. «Дальнобойность» такого гриба-«артиллериста» достигает иногда
1 м. Поражённые жертвы поскорее уползают прочь, но судьба их решена: грибная
спора прорастёт в их теле и постепенно приведёт к их гибели. По некоторым
данным, заболевшее животное стремится умереть «дома» — в улье, муравейнике —
среди себе подобных. Благодаря этому гриб находит себе множество новых жертв.
Помните того героя романа «Война миров» Герберта Уэллса, который предлагал
людям приспособиться к господству марсиан? Люди будут нужны марсианам как
пища, рассуждал он, поэтому марсиане не будут истреблять всех людей. Значит,
надо сжиться с ними, завоевать их доверие.
Примерно по этому рецепту строятся взаимоотношения насекомых щитовок и
гриба септобазидиум. Гриб разрастается внутри щитовки, заполняет полость её
тела, а затем прорастает наружу через естественные отверстия на теле
насекомого. Гриб так «деликатно» и понемногу поедает своего подопечного, что
насекомое не погибает в результате всех этих процессов. Но самое интересное
начинается дальше. К грибу постепенно сползаются другие, здоровые щитовки. Он
разрастается над ними и строит для них своеобразный «домик»-лабиринт с
тоннелями, «комнатами» и плёнкой-крышей. Здесь насекомые укрываются от своих врагов
— птиц, других насекомых. Что с того, что меньшинство щитовок пойдёт в пищу
грибу? Насекомые считают выгодным для себя такое «рабство».
Не слишком часто встретишь паразита, так трогательно заботящегося о
безопасности своих жертв. Поражённые грибом щитовки даже живут дольше своих
здоровых собратьев, свободных от гриба. Таковы преимущества «рабства»! Но они
никогда не смогут размножаться.
Много тысяч лет назад люди обратили внимание на то, что виноградный сок,
оказавшись в тепле, начинает претерпевать удивительные превращения. В нём
Гриб кордицепс военный на гусенице.
ДРОЖЖИ
всплывают пузырьки газа, на дно сосуда выпадают какие-то хлопья. Сок же
превращается в вино — об этом напитке рассказано в статье «Виноград». Не всегда
выделенный углекислый газ теряется безвозвратно: именно он «заряжает» шипучие
шампанские вина.
Что же касается осевших хлопьев, то их назвали дрожжами — от слова
«дрожать» (как дрожит пена на бродящем соке) . В древности люди думали, что сок
изменяется сам собой, словно по волшебству. Теперь мы знаем, что его изменяют
дрожжи. Под микроскопом их впервые увидел Левенгук в 1680 г. Но только в XIX
в. учёные поняли, что дрожжи — это грибы. Грибы особые, не образующие
грибницы и живущие в виде массы одиночных клеток. Дрожжи — не один вид или род.
Биологи относят разные формы дрожжей даже к разным классам грибов.
Сейчас человеком выведено примерно столько же рас (сортов) дрожжей, сколько
на свете существует разнообразных вин и сортов пива. Каждый сорт дрожжей
придаёт напитку неповторимый букет — тонкое сочетание аромата и вкуса.
Мы не знаем истории одного замечательного открытия, связанного с дрожжами,
и можем только догадываться, как оно произошло. В глубокой древности человек
разваривал хлебные зёрна в кашу. Позднее он стал размалывать их и печь из
теста пресные лепёшки. Вероятно, впервые дрожжи в виде пивной гущи попали в
такое тесто по чистой случайности. Но, оказавшись там, они стали, как им и
полагается, размножаться и разлагать крахмал муки, выделяя пузырьки
углекислого газа. Тесто начало — первый раз в истории человечества — подниматься,
пухнуть и расти. Можно себе представить изумление человека — скорее всего это
был житель Древнего Египта, — увидевшего чудесным образом разросшееся тесто.
Зная извечное подозрительное отношение людей ко всему необычному и новому,
нельзя исключить, что первым его побуждением было выбросить «испортившийся»
продукт. Но большинство людей древности и средневековья жило в условиях
постоянной нехватки пищи. Наверное, первооткрыватель пекарских дрожжей решил
всё-таки испечь лепёшки из поднявшегося теста, надеясь, что оно не стало
несъедобным. И что же? Получившийся хлеб не только не уступал по вкусу пресной
лепёшке, но и превосходил её: был гораздо более нежным, рыхлым, пронизанным
порами.
После того как мы ставим хлеб в печь, дрожжи некоторое время ещё продолжают
«работать», поднимая тесто, а затем погибают от высокой температуры.
Годятся пекарские дрожжи и в пищу, если их соответствующим образом
приготовить5. По питательности они вдвое превосходят белые грибы, а по вкусу
напоминают другие съедобные грибы или жареную печёнку.
И, наконец, ещё одна неожиданная встреча с дрожжами. Оказывается, не только
человек научился использовать их для своих нужд. Обыкновенный комар
выращивает их в специальном отделе пищевода. Когда он вонзает свой хоботок в челове-
5 Во время войны немцы делали на основе дрожжей «мясные продукты».
Вид дрожжей под микроскопом.
ческую кожу, в ранку вместе с его слюной впрыскивается растворённый в ней
углекислый газ. Попадают туда и сами дрожжи. Углекислый газ помогает комару
сосать кровь, замедляя её свёртывание. А сами дрожжи вызывают всем знакомый
зудящий волдырь на месте укуса насекомого.
СЛИЗЕВИКИ (МИКСОМИЦЕТЫ)
Учёные до сих пор спорят, к какому царству природы отнести эти удивительные
организмы: к животным или грибам. Им досталось не слишком благозвучное имя:
по-русски — слизевики, перевод английского названия — «слизистые плесени», а
научное название — миксомицеты.
СЛИЗЕВИКИ (миксомицеты): 1. Ликогала (народное название —
«волчье вымя»). 2. Арцирия. 3. Дидерма. 4. Трихия. 5. Фи-
зарум. 6. Леокарпус.
Многие наши читатели, хотя и слышат впервые эти названия, в жизни уже
сталкивались с нашими «героями». В летние месяцы на гнилых пнях часто можно
увидеть кучки шариков, каждый около сантиметра длиной: сначала розовых,
коралловых, а затем малиновых и коричневых. В народе эти кучки шариков называют
«волчье вымя». Если надавить на розовый шарик, из него потечёт такое же
розовое «молочко», а из потемневшего, созревшего шарика, как из дождевика,
вылетит облачко спор. Мы повстречались со слизевиком ликогалой. Однако то, что мы
увидели, очень похоже на обычные грибы (те же дождевики). Что же в слизевиках
есть от животных?
Начать придётся немного издалека. Взяв щепотку трухлявой древесины с любого
старого пня или гниющего дерева, мы обнаружим в ней огромное количество
простейших . Здесь кипит неустанная борьба не на жизнь, а на смерть: каждое
микроскопическое создание стремится поглотить как можно больше «ближних» и не
попасться само. Одни из них напоминают амёб, другие проворно плавают с
помощью жгутиков. Если мы присмотримся к одному из типов таких жгутиковых
одноклеточных, то вскоре обнаружим у них интересное свойство: если воды в древе-
сине становится меньше, они теряют жгутики и превращаются в «амёб».
Наши «амёбы» питаются, делятся, как и положено амёбам, перетяжкой пополам,
и вот их становится довольно много. Тут-то и начинается нечто совершенно
необычное. «Амёбы» внезапно начинают сливаться попарно, а затем сползаются в
огромную «суперамёбу», что-то похожее на комок теста или «слизняка» —
плазмодий. Пора сказать, что речь здесь идёт о разных стадиях развития нашего
знакомца — слизевика.
Плазмодий имеет свои «вкусы» и «привычки». Не любит яркого света и
стремится уползти туда, где темно и сыро: проводит время где-нибудь под корой или в
глубине дупла. Встречаются среди плазмодиев гиганты — например, огненно-рыжий
плазмодий фулиго, который может вырастать до полуметра в диаметре. Скорость,
с которой двигается плазмодий, не слишком велика: самая неторопливая улитка
могла бы дать ему много очков вперёд. Чтобы проползти полметра, даже плазмо-
дию-«скороходу» требуются целые сутки.
В какой-то момент (обычно это происходит, когда устанавливается сухая
солнечная погода) плазмодий резко меняет свои житейские «пристрастия» на
противоположные . Из сырости и темноты он решительно выползает на сухое и
освещенное место. Здесь за несколько часов он полностью преобразится. Наконец-то он
образует привычное «грибное» плодовое тело: у ликогалы, например, это уже
упомянутые розовые «шарики».
Стадии развития слизевика: «амёбы» сползаются в плазмодий,
который переползает в удобное место и превращается в плодовое тело
слизевика.
Внутри плодовых тел у многих слизевиков имеются интересные устройства —
нити, свёрнутые наподобие пружин (капиллиции). Когда приходит пора, эти
«пружины» стремительно разворачиваются, разбрасывая по ветру созревшие споры. Из
проросших спор выйдут «амёбы» или «жгутиковые простейшие».
Среди слизевиков нет паразитов человека или животных, но некоторые парази-
тируют на растениях. Один из них вызывает килу — болезнь капусты, репы,
редиса . Только в конце XIX в. учёные поняли природу этого заболевания.
Вообще же, за исключением названных паразитов, слизевики заслуживают самой
доброй оценки. Они не только украшают природу благодаря своей, часто яркой,
окраске, не только помогают быстрее перегнивать старой древесине, но и
заставляют человека задуматься над невероятным многообразием форм живого.
РАСТЕНИЯ
ОРГАНЫ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
ЛИСТ. Лист — это та «волшебная фабрика», где под действием солнечных лучей
происходит превращение, которому могли бы позавидовать средневековые
алхимики. Из неорганических веществ (воды, углекислого газа) растение создаёт
вещества органические. Помимо этого лист дышит, испаряет воду.
Каждый лист можно сравнить с чутким прибором. Он прекрасно чувствует
небольшие изменения освещённости. Пока солнце движется по небосклону, черешки
листьев непрерывно «работают», поворачивая каждый лист так, чтобы на него
падало как можно больше света. Если комнатное растение развернуть от света, то
на следующий день можно будет увидеть, что все его листья дружно «повернулись
обратно». Впрочем, иногда лист начинает избегать чрезмерного освещения. У
эвкалиптов, например, в разгар дневной жары листья поворачиваются «ребром» к
свету.
Листья «стараются» не затенять друг друга. Это хорошо можно видеть у плюща,
который при небольшом количестве листьев может покрывать стену сплошным
«зелёным ковром». Такое расположение листьев называется листовой мозаикой.
Ощущают листья и гравитацию (всемирное тяготение). Причём, как неожиданно
выяснили учёные, в первую очередь они ориентируются именно на силу тяжести, а
не на свет. Когда растения выращивали «вверх ногами» (точнее, корнями) и
освещали тоже снизу, листья всё равно поворачивались вверх. Видимо, в природе
растения не сталкивались со случаями, когда свет падал бы снизу!
Природа немало потрудилась, создавая существующее разнообразие форм
листьев. Учёные различают простые и сложные листья. Сложный лист состоит из
нескольких листочков на общем черешке (например, у клевера, конского каштана).
Главное отличие его от простого — не в сильной рассечённости, а в том, что
каждый листочек может опасть отдельно. Листья могут превращаться в колючки (у
барбариса), усики (у гороха), ловчие аппараты (об этом рассказано в статье
«Хищные растения»).
Расположение листьев: очерёдное, супротивное, мутовчатое.
На каждом листе видны многочисленные жилки (раньше их называли «нервами»).
Но ничего общего с нервами животных у них нет. Это «трубопровод» листа, по
которому он сообщается со всем растением. Каков срок жизни листа? У
листопадных растений — около полугода. Но и у вечнозелёных растений срок жизни
листьев не так уж велик. У сосны лист (хвоинка) в среднем живёт 2 года, у лавра —
4 года, у ели — до 12 лет. Только у вельвичии удивительной (см. ст.
«Голосеменные») два её единственных листа живут несколько столетий.
Сколько листьев может быть на одном дереве? Ботаники знают ответ и на этот
вопрос. Например, на старом дубе растёт около четверти миллиона листьев, а на
кипарисе — 50 млн. хвоинок.
Очиток едкий (семейство толстявковых): листья сильно утолщены,
за что растение получило в народе название «заячья капуста»
Молочай страшный: листья видоизменились в колючки.
ЛИСТОПАД. Что заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно
сбрасывать листву? Оказывается, причина в том, что зимой корни растений не
могут всасывать из почвы холодную воду. А испарение влаги в холодную погоду
вовсе не прекращается. Известно, что когда жители Заполярья вывешивают на
воздух влажную ткань, она высыхает на сухом ветру раньше, чем замерзает. И
если бы растения не сбрасывали листья зимой, они теряли бы воду, продолжая
испарять её листьями, и погибли бы от её недостатка.
Но всё-таки листопад не вызывается непосредственно осенней непогодой и
заморозками. Если горшок с молодым деревцем (скажем, дубом) поставить в
оранжерею, то дерево всё равно осенью сбросит листья. Независимо от внешних условий
у растения замедляются все жизненные процессы, и оно как бы погружается в сон
(глубокий покой).
Чародейкою Зимою
Околдован, лес стоит —
И под снежной бахромою,
Неподвижною, немою.
Чудной жизнью он блестит.
И стоит он околдован, —
Не мертвец и не живой, —
Сном волшебным очарован,
Весь окутан, весь окован
Лёгкой цепью пуховой...
(Ф. И. Тютчев)
Ветка берёзы в декабре ещё долго не очнётся от глубокого покоя, даже если
её принести в тёплое помещение и поставить в воду. А вот в феврале — марте
она уже быстро «проснётся», выбросит молодые листочки.
Такие деревья, как липа, клён, дуб, целых полгода находятся в состоянии
глубокого покоя. А у других растений глубокий покой длится недолго или может
совсем не наступать. Сирень, чёрная смородина, бузина в оранжерее остаются
вечнозелёными. Вероятно, когда-то прежде (по эволюционным меркам — недавно)
они и были вечнозелёными.
КОРЕНЬ. Между корнями и листьями существует «разделение труда». Листья
обеспечивают всё растение органическими веществами, а корни снабжают его
водой и минеральными солями. Корень закрепляет растение в почве, помогает ему
противостоять ветрам и бурям. В поисках воды и минеральных солей он проникает
в толщу земли, порой на большую глубину. Например, корень верблюжьей колючки,
растущей в пустынях Средней Азии, уходит на глубину до 15 м, достигая
грунтовых вод. А рекорд проникновения в глубь земли принадлежит корням инжира (120
м) и вяза (110 м).
Слова о том, что корень ищет в почве необходимые вещества — не
преувеличение. Посадите в бедную почву по кругу диаметром до метра какие-нибудь
семена. В центр положите комок навоза. Когда растения хорошо разовьются,
раскопайте землю возле круга. Вы увидите, что все растения протянули свои корни к
лежащему в центре комку и густо оплели его ими.
Растёт корень чаще всего прямо вниз. Как он чувствует силу тяжести? Учёные
выяснили, что главную роль в этом играет корневой чехлик. (Чехлик, как
колпачок , защищает от повреждений растущую верхушку корня.)
Ещё Чарлз Дарвин обратил внимание на то, что корень, лишённый чехлика,
«теряет ориентацию» в пространстве и начинает расти «куда попало». Дарвин назвал
такой корень «обезглавленным». Он сделал интересное наблюдение: если положить
растение набок, «обезглавить» корень, а затем вернуть растение в прежнее
положение, то корень будет как бы «по памяти» расти под прямым углом (т. е.
параллельно поверхности земли). Дарвин даже сравнил такое растение с животным,
у которого очень медленно движутся импульсы по нервам. Предположим, говорил
он, что, лёжа на земле, такое животное решило подняться, после чего было
обезглавлено. И вот через несколько часов, когда импульс дошёл по назначению,
лишённое головы животное поднялось с земли.
В клетках чехлика под микроскопом заметны крупные зёрна (т. е. крупинки)
крахмала. Есть предположение, что эти зёрна играют такую же роль, как «ушные
камешки» у животных (об органах равновесия см. ст. «Органы чувств»), своим
давлением указывая направление действия силы тяжести. Любопытно и то, что в
полной невесомости высшие растения, как правило, погибают.
Воду и минеральные соли — пищу растения — корень впитывает через корневые
волоски. Корневые волоски — мощное орудие всасывания. Каждый из них состоит
всего из одной клетки и очень мал (хотя «пушок» из корневых волосков можно
увидеть невооружённым глазом). Проводя опыт, биологи измерили длину всех
корней одного растения ржи. Она оказалась равной 623 км, а с корневыми волосками
— 11 тыс. км! (Правда, надо сказать, что в полевых, а не оранжерейных
условиях общая длина всех корней примерно в десять раз меньше указанной.)
Известны случаи, когда стебли прорастали через затвердевший асфальт,
который нельзя было пробить даже кайлом. Но корни ещё сильнее. Они могут
«прогрызать» насквозь даже самый твёрдый камень, проникая сперва в ничтожные
трещины, а затем шаг за шагом разрушая его. Понятно, что даже самая твёрдая почва
для них — тем более не преграда.
Некоторые растения, например, сосну обыкновенную, можно встретить на
песках, на голых гранитных скалах, на болотах. Корни у неё в каждом случае
разные . На песках у неё будет глубокий стержневой корень, доходящий до грунтовых
вод. А на болоте — какой смысл забираться вглубь? Влаги и так хватает. Здесь
корни сосны будут ветвиться в верхних слоях почвы.
Ботаники выделяют два основных типа корневых систем. Стержневые корни (как
у петрушки) — прекрасная опора. А мочковатая корневая система (как у злаков)
зато охватывает больший объём почвы.
Растения с мочковатой (1) и стержневой (2) корневыми системами.
Корнеплоды (свёкла, репа, морковь и др.) — это видоизменённые корни. Есть и
более необычные разновидности корней. Например, дыхательные корни. Корню, как
и другим частям растения, нужно дышать, а в болотном иле, где идёт брожение,
кислорода почти нет. Если у речки, протекающей сквозь болото, растут ивы, то
в воде у берегов речки часто видна настоящая щётка корней красного цвета,
торчащих вверх. Они впитывают кислород из проточной воды и снабжают им корни
ивы, погружённые в ил.
СТЕБЕЛЬ. Стебель — это каркас растения, к которому прикреплены различные
«лаборатории», обеспечивающие жизнь и размножение растения (например, лист,
цветок, плод). Кроме того, стебель — это своеобразный трубопровод,
связывающий все органы растения между собой. О том, как работает этот «трубопровод»,
рассказано в статье «Ткани растения».
Кроме того, стебель может брать на себя роль «кладовой», наполненной «на
чёрный день» самым ценным для растения, без чего невозможна жизнь — влагой.
Это мы видим, в частности, у кактусов.
Стебель с листьями (побег) может превращаться в луковицу, корневище,
клубень. В них растение прячет под землёй от животных запасённые питательные
вещества. С помощью подземных побегов растение может размножаться, как всем
известный картофель. А злостный сорняк — пырей ползучий — потому трудно
искоренить на полях и огородах, что из кусочков его корневища, разрезанного плугами
и лопатами, вырастают новые растения.
Интересны стебли лиан. Они длинные, но слабые, и обвиваются вокруг любой
твёрдой опоры — обычно вокруг стволов деревьев. Одна из лиан средней полосы —
хмель. А тропические леса — настоящее царство лиан.
В узкой трубке стебель и корень вынуждены расти горизонтально,
но, освободившись, тянутся вверх (стебель) и вниз (корень).
ГОДИЧНЫЕ КОЛЬЦА. Внутри ствола дерева расположена тонкая прокладка
образовательной ткани (см. ст. «Ткани растения»). Благодаря ей дерево растёт в
толщину. Весной с началом движения соков ствол принимается быстро расти.
Образовательная ткань откладывает клетки с тонкими стенками и широкими просветами,
по которым движутся соки. К концу лета рост ствола замедляется, и тогда
откладываются узкие клетки с толстыми оболочками.
Получается годичное кольцо прироста, легко различимое невооружённым глазом.
Обычно каждому кольцу соответствует один год жизни растения. По числу
годичных колец на месте спила можно узнать возраст дерева.
Если кольцо тонкое — значит, этот год был для дерева плохим; если толстое —
хорошим. В суровые зимы порой говорят, что «мороз трещит». На самом деле этот
звук издают стволы деревьев, лопаясь с громким треском. Сильные морозы могут
умертвить несколько годовых слоев и оставить внутри стволов морозобойные
кольца белого цвета — следы суровых зим. Но это лишь самые приблизительные
сведения, которые можно получить, глядя на годичные кольца невооружённым
глазом.
День за днём, год за годом дерево наращивает годичные кольца, записывая
ими, как шифром, всё, что с ним происходит. Тёплое или холодное было лето,
много ли было осадков, куда и с какой силой дули ветры, поражали ли дерево
вредители, и многое другое.
Исследовав годичные кольца 1800-летнего японского кедра, учёные узнали, что
за последние два тысячелетия температура воздуха в Японии понизилась в
среднем на полтора градуса. Американский учёный Дуглас по «показаниям» гигантской
секвойи — дерева, растущего тысячи лет — составил шкалу годовых температур за
последние 3250 лет. Имея такую шкалу для данной местности, можно с точностью
до года определить возраст любого ствола или деревянного строения, найденного
в раскопках на этой территории. Так были определены годы постройки древних
индейских поселений и домов древнего Новгорода.
Такие события, как крупные извержения вулканов, когда тучи пепла надолго
затягивали небо, тоже «записаны» в годичных кольцах. По ним учёные уточнили
даты древних извержений. Извержение вулкана Этна на Сицилии античные авторы
относили к 44 г. до н.э., а на годичных кольцах американских деревьев это
событие приурочено к 42 г. до н.э. (правда, облаку пепла требовалось ещё
некоторое время, чтобы достичь Америки).
Зная точные годовые температуры за несколько тысяч лет, можно предсказать,
как будет изменяться климат Земли в течение будущих столетий.
ПОЧЕМУ РАСТЕНИЕ НЕ ЗАМЕРЗАЕТ? Почему деревья остаются живыми после зимних
холодов, не погибают от мороза? Оказывается, в их клеточном соке
накапливаются сахара, которые не дают ему превращаться в лёд. Но в особенно суровые зимы
даже привычные к холодам растения всё-таки могут подмерзать и порой даже
погибают от мороза. Особенно уязвимы для мороза культурные растения после
обильного урожая. Питательные вещества уходят на формирование плодов, и
Сахаров в клеточном соке остаётся недостаточно.
СКОЛЬКО ЧЕЛОВЕКУ НУЖНО ДЕРЕВА? Один американский учёный подсчитал, что на
нужды одного человека в современном обществе за всю его жизнь расходуется
примерно 400 деревьев среднего размера. Эта древесина идёт не только на
мебель и постройку жилья, но и на спички, бумагу и прочие мелкие нужды. 400
деревьев — это целый небольшой лес!
САМЫЕ ВЫСОКИЕ ДЕРЕВЬЯ. Как правило, деревья, живущие долго, отличаются
немалой высотой. Даже очень старые берёзы редко бывают выше 20 м. А вот дубы и
ели 30—40-метровой высоты — совсем не редкость.
Самое высокое дерево на свете — австралийский царственный эвкалипт —
достигало высоты 152 м. Его прозвали «отцом леса». Второе место принадлежит
хвойному дереву дугласии тиссолистной, произрастающей в Латинской Америке (126
м). Третье место — у секвойи вечнозелёной (Калифорния, США) — 112 м.
Чтобы не сломаться, такой ствол и в толщину разрастается изрядно. На одной
из выставок американцы разместили на пне одного из таких деревьев ансамбль
танцоров с оркестром и роялем.
ВОЗ РАС Т ДЕРЕВЬЕВ. Самое старое ныне живущее дерево на свете — одна из
североамериканских сосен долговечных. Её возраст — 4700 лет! Она жила ещё на заре
человеческой цивилизации, во времена, когда строились египетские пирамиды.
Другое дерево того же вида дожило до 5100 лет.
Возраст одной из секвой гигантских, росших на территории США, достигал 3500
лет. А на территории бывшего СССР старейшими деревьями являются, вероятно,
дуб, именуемый «Стелмужский старик» (2 тыс. лет, Литва) , и платан (2 тыс.
лет, Нахичевань (Азербайджан)).
Другие старые деревья: арча (около 2 тыс. лет, Памир), тисе ягодный (1200
лет, гора Ай-Петри, Крым), шелковица (1 тыс. лет, Таджикистан), липа (500
лет, Калининградская обл.)
ВЕТВЛЕНИЕ. Каждое растение стремится увеличить площадь своего
соприкосновения со средой, будь то вода, воздух или почва. Для этого оно ветвится.
Ботаники выделяют три основных типа ветвления.
Самое простое — вильчатое, или дихотомическое, ветвление (от греческого
«диха» — врозь). Ветвь разделяется надвое, каждая из следующих ветвей — ещё
раз надвое и т. д. Так ветвятся водоросли, лишайники, мхи, плауны.
Более сложно моноподиальное ветвление. При этом растёт верхушка растения. У
деревьев вырастает высокий прямой ствол. Такие стволы годятся, например, для
мачт парусных кораблей. Этот тип ветвления присущ большинству хвойных. Но он
имеет свои недостатки. Если верхушка дерева будет повреждена или упрётся в
процессе роста в ветвь другого дерева, весь рост дерева может почти
остановиться .
Типы ветвления (слева направо): дихотомическое у водоросли
фукус, моноподиальное у ели, симподиальное у липы.
Вот как пишет об этом способе ветвления биолог В. Петров: «Оказывается, у
хвойных деревьев среди всех почек есть одна особенная, самая главная. Она
находится на самой вершине ствола, выше всех остальных. Если у молодой ёлочки
её повредить или отрезать — дерево будет искалечено на всю жизнь.
«Обезглавленное» деревце уже не вырастет высоким и стройным.
Рост главного ствола прекратится, боковые ветви постепенно приподнимутся
вверх. Через некоторое время они станут непомерно толстыми и сильно
изогнутыми, как сабли. Такие деревца ели часто можно видеть вдоль линий железных
дорог. Здесь их специально подрезали, чтобы они не выросли слишком высокими и
лучше выполняли свою роль защитных насаждений. А получается в результате
шапка хвои на длинном пустом стволе. Непростительная ошибка».
Наиболее совершенно симподиальное ветвление, когда верхушечные почки как бы
постоянно «передают эстафету роста» боковым почкам. На старых ветвях это
незаметно, Зато хорошо видно на молодых. Крона становится раскидистой. Так
ветвится большинство лиственных деревьев.
ПРИВИВКА. Как садоводы выращивают плодовые деревья? Оказывается, если
просто посеять их семена, то выросшие из них деревья будут выносливы, крепки,
морозостойки. Но хороших плодов они не принесут, останутся «дичками».
Поэтому, вырастив из семян такие растения — сеянцы — садоводы делают
прививку: приживляют к ним ветку или почку, срезанную с плодового дерева
хорошего сорта. Когда она приживётся, все остальные побеги с дерева срезают.
Привитый побег называют привоем, а то растение, на которое прививали — подвоем.
Таким образом, человек соединяет мощную корневую систему дичка, его
морозостойкость , выносливость и другие ценные свойства с качествами культурного
растения. Через пару лет такое растение можно высаживать на постоянное место
в саду. В отличие от сеянца-дичка его называют саженцем.
В своё время виноградарство на земном шаре было спасено благодаря тому, что
побеги культурных лоз, сплошь и рядом погибавших от тли филлоксеры, стали
прививать на растения диких видов, устойчивых к ней.
ЦВЕТОК. Цветки — органы размножения растений. Одно из первых определений
цветка принадлежит немецкому мыслителю Иоганну Вольфгангу Гёте, который был
не только великим поэтом, но и замечательным натуралистом. Гёте пришёл к
выводу, что части цветка — чашелистики, лепестки, тычинки и пестик —
представляют собой не что иное, как видоизменённые листья.
Чашелистики ещё сохраняют зелёный цвет, немногим отличаясь от обычных
листьев . Венчик, состоящий из лепестков, окружает тычинки (мужскую часть
цветка) и пестик (женскую часть цветка). Если цветок лишён пестиков или тычинок,
он называется соответственно мужским или женским. Человек порой выводит
породы махровых цветов, у которых тычинки и пестики неотличимы от лепестков.
Семян махровые цветы давать не могут.
Для образования семени прежде всего необходимо, чтобы созревающая на
тычинках пыльца попала на верхнюю часть (рыльце) пестика, т. е. произошло
опыление . Растения идут на самые разнообразные «уловки» с единственной целью —
осуществить опыление (об этом рассказано ниже).
У каждого вида растений — своя особая форма пыльцевых зёрен. Пользуясь
этим, учёные по пыльце, найденной при геологических или археологических
раскопках, определяют, какие растения росли в разные эпохи в данной местности.
Например, по пыльце, найденной в древнеегипетском мёде, собранном 5 тыс. лет
назад, установили, что пчёлы собирали его с двух видов деревьев, которые в
современном Египте почти не встречаются. Значит, растительность Египта За 5
тыс. лет сильно изменилась.
Внешний вид цветка неразрывно связан с опылением. Самые мелкие цветки
(размером в доли миллиметра) — у ряски. Самые крупные цветки — у паразитической
раффлезии Арнольди, растущей в Юго-Восточной Азии. Они достигают 91 см в
поперечнике, а вес их — до 7 кг. Вырастает этот чудо-цветок на корнях
тропической лианы, питаясь её соками, и с первого взгляда его можно принять за цве-
Пыльца под микроскопом.
ток самой лианы. Цветочные почки раффлезии Арнольди напоминают по размеру
большие кочаны капусты!
СЪЕДОБНЫЕ ЦВЕТКИ. Употребляем ли мы в пишу цветки? Подумав, можно вспомнить
распространённые кушанья — из соцветий цветной капусты, соцветий артишоков.
Но есть и более экзотические «цветочные блюда».
К примеру, в балканских странах варят варенье из лепестков роз, в Румынии —
из цветков кувшинки, в США (да и в России) — из соцветий одуванчиков. Варенье
из одуванчиков по вкусу напоминает мёд. Цветки огуречной травы, жасмина и
фиалки в разных странах засахаривают и делают из них цукаты. В Индии варят
компот из цветков банана.
Годятся цветки и для салатов, первых блюд. Китайцы варят лилии в молоке и
Заправляют полученный суп перцем и солью. Американцы готовят супы и салаты из
цветков настурции, а японцы — из цветков фиалок.
Гренландские же эскимосы едят практически все цветки, появляющиеся из-под
снега в короткую арктическую весну, кроме голубого колокольчика. Женщины даже
заготавливают их на зиму, складывая в кожаные мешки и заливая растопленным
салом.
СПОСОБЫ ОПЫЛЕНИЯ. Самый простой и надёжный способ опыления — самоопыление,
когда пыльца с тычинок опыляет пестик того же цветка. Но недостаток
самоопыления в том, что семян при этом получается мало и «потомство» из них, как
правило, вырастает хилое. Хотя у большинства растений цветки имеют и пестики,
и тычинки, к постоянному самоопылению способны немногие.
Порой самоопыление происходит внутри закрытых бутонов, которые даже не
распускаются. Так, например, образуются осенние плоды кислицы, хотя весной это
растение цветёт и даёт плоды в результате опыления насекомыми.
Следующий, более сложный способ опыления — опыление ветром, когда пыльцу с
цветка на цветок переносят случайные воздушные потоки. Ветром опыляются злаки
и многие деревья: ель, сосна, берёза, тополь, осина, дуб, ольха и другие.
Когда они обильно цветут (о хвойных правильнее сказать — «пылят»), в воздухе
становится так много пыльцы, что она вызывает заболевания сенной лихорадкой у
предрасположенных к этому людей. Скопления пыльцы, прибитой к земле дождём,
образуют желтоватую плёнку на поверхности дождевых лужиц.
Однако около 80% всех видов цветковых растений опыляется иным способом —
насекомыми. В 1793 г. в Берлине вышла в свет книга школьного учителя и
натуралиста Конрада Шпренгеля под названием «Раскрытая тайна в строении и
опылении цветков». Шпренгель пришёл к выводу, что красота и аромат цветков
необходимы для привлечения насекомых, которые, собирая нектар, попутно переносят
и пыльцу.
Сейчас учёным известно, что в ходе эволюции цветок изменялся, всё больше
приспосабливаясь к содружеству с насекомыми. Те растения, у которых цветки
были мелкими, собрали их в соцветия, чтобы они стали заметнее. Лепестки
окрасились в яркие, бросающиеся в глаза тона.
Возник аромат — главное, благодаря чему насекомые издали замечают цветок.
Появился нектар — то, ради чего они его посещают. Нектар — это сахарный
сироп, часто весьма густой. У особо крупных тропических цветков его выделяется
так много, что с пяти-шести цветков можно набрать полный стакан. Но чаще
нектар выделяется мелкими капельками, и это не случайно. Чтобы собрать его,
насекомому приходится облететь огромное количество цветков, невольно производя
опыление. Нектарники обычно расположены так, чтобы, добираясь до них,
насекомое неизбежно перемазалось в пыльце. Очень питательна и сама пыльца, которую
поедают многие опылители.
Часто на лепестках имеются специальные путеводные знаки (яркие пятнышки,
пунктир) для насекомых, показывающие им путь к нектару. Эти «указатели»
полностью высвечиваются лишь к моменту созревания пыльцы и нектарников. В цветок
без указателей насекомое не пойдёт: у него ещё не дозрела пыльца, и нет
нектара .
А чем только не оборудуются лепестки для наиболее удобной посадки
опылителей! Особыми бугорками, гребнями. Расположившись на такой посадочной
площадке, как в кресле, насекомое может со всем комфортом пить сахарный
«коктейль» . Но так же часто иные растения устраивают в своих цветках настоящие
лабиринты со множеством «приключений» (не всегда приятных) для насекомого-
опылителя. Незваных гостей, желающих похитить нектар, могут ожидать и
смертельные ловушки: липкие «пояса» на стеблях и цветоножках, к которым насекомые
прилипают, как мухи к клейкой бумаге.
Не все цветки хорошо пахнут. Если цветок пахнет гниющим мясом, его будут
опылять мухи, питающиеся падалью. В чернозёмной полосе России можно встретить
такое растение — кирказон обыкновенный. Его цветок издаёт запах тухлого мяса,
что привлекает мелких мух. Для большего сходства с мясом часть лепестков
окрашена в грязно-красный цвет. Прельстившись ароматом кирказона, аппетитным на
мушиный вкус, насекомое забирается внутрь венчика, похожего по форме на
кувшинчик . Изнутри лепестки усажены небольшими щетинками, направленными внутрь.
Напившись нектара, муха собирается вылететь из цветка, но обнаруживает, что
оказалась в ловушке. Щетинки, не мешавшие мухе войти в цветок, теперь
направлены ей навстречу и не пропускают обратно. На несколько дней муха становится
пленницей цветка. Впрочем, он словно бы заботится о своей невольнице: она
может поедать сочные клетки внутренней поверхности лепестков. Наконец созревают
пыльники («мешочки» с пыльцой), и пыльца высыпается на всех мух, «пойманных»
к этому времени растением. Одновременно увядают щетинки, не пропускавшие
насекомых наружу, и, обсыпанные пыльцой, они вылетают на свободу — чтобы через
час, быть может, угодить в ловушку другого цветка кирказона.
Раффлезия Арнольди — растение с самым крупным цветком.
А одна из орхидей устраивает своим опылителям «принудительную ванну».
Лепестки этой орхидеи образуют «чашу», или «ведро», как его назвал Чарлз Дарвин.
В «ведро» из специальных отростков-«кранов» непрерывно капает сок растения —
почти чистая вода. Когда «ведро» заполняется наполовину, излишек воды стекает
из него по специальному желобку. Прямо над «ведром» расположены ароматные и
сочные мясистые гребешки. «Самый сообразительный человек не отгадал бы, для
чего служат эти части», — писал Дарвин.
Пчёлы и шмели слетаются на аромат и толкутся возле этих сладких гребешков,
обгладывая их. При этом они сталкивают друг друга в «ведро», прямо в воду.
Насекомое с намоченными крыльями лететь не может. Теперь ему с самым жалким
видом приходится кое-как выползать из воды по уже описанному желобку. И,
разумеется, предусмотрительная орхидея как раз над желобком расположила свой
пестик и тычинки. Проход узок, и по пути насекомое трётся сперва о рыльце
пестика, а потом о тычинки и обсыпается пыльцой. Натуралист Крюгер, описавший
опыление у этой орхидеи, наблюдал непрерывную процессию шмелей, выбиравшихся
из этой вынужденной «ванны». Полученный урок, однако, не идёт насекомому
впрок: вновь угодив в другом цветке в такую же «ванну», оно опыляет цветок не
смытой до конца пыльцой.
Среди растений есть и «обманщики», которые заставляют насекомых опылять
свои цветки, ничего не давая взамен. Растущая в средней полосе России орхидея
— венерин башмачок — приманивает к себе пчёл тонким запахом ванили. Пчела
забирается внутрь цветка, имеющего форму башмачка, но нектара там не находит.
Тогда она пытается вылететь наружу, но со всех сторон ей преграждают дорогу
стенки «башмачка». В конце концов, она замечает два узких выхода. Но, чтобы
добраться до них, ей, как нетрудно догадаться, приходится по дороге
вымазаться пыльцой. Не всегда это приключение заканчивается благополучно. Порой, к
несчастью для пчелы, выходы оказываются настолько узкими, что насекомое
погибает от голода внутри красивого цветка, ставшего темницей.
У другой орхидеи-«обманщицы» форма цветка напоминает самок ос-сфексов. И
так удачно орхидея им подражает, что сфексы-самцы пытаются «ухаживать» за
мнимыми самками. И в результате опыляют цветок. А орхидея Крамера, растущая в
Латинской Америке, пользуется другим чувством насекомых — ревностью. Цветки
её очень напоминают одну обитающую здесь бабочку. Самцы таких бабочек
принимают орхидею за соперника и, защищая свою территорию, атакуют цветок, опыляя
его.
Как-то раз Чарлз Дарвин, изучавший опыление цветов, заметил бабочку,
порхавшую с необычными булавовидными придатками на хоботке. Учёный стал
выяснять , что это такое.
Оказалось, что это пыльники орхидеи. Большинство орхидей приклеивает два
своих пыльника (поллинарии) к голове или хоботку насекомого, пьющего нектар.
Некоторые орхидеи даже стреляют поллинариями в насекомых. Кажется, что у
насекомого выросли рога. Прилипнув, первые полминуты «рога» торчат вертикально
Цветок орхидеи, подражающий пчеле.
вверх, но по прошествии этого времени, как раз когда насекомое перелетит на
другой цветок, «рога» поникают и смотрят уже вперёд — теперь они и
соприкоснутся с рыльцем пестика другой орхидеи.
Поллинарии орхидеи, прилипшие к карандашу. Через некоторое время
поллинарии поникают.
Вообще насекомое-опылитель и цветок «подогнаны» друг к другу с удивительным
совершенством. Пчёлы, шмели, осы больше любят розовые, синие и фиолетовые
цветки. Жёлтые больше нравятся мухам. А красные цветки из всех насекомых
различают разве что бабочки (остальным они кажутся чёрными). Поэтому красных
цветков в средних широтах мало, другое дело — в тропиках, где цветки опыляют
птицы (колибри и нектарницы). Они-то прекрасно замечают красный цвет.
Цветки каждого растения приспособлены к опылению определёнными насекомыми.
Например, бывает, что целое поле красного клевера совершенно не даёт семян.
Причинами этого заинтересовался Чарлз Дарвин и стал расспрашивать крестьян.
Крестьяне говорили ему, что для того чтобы клевер давал семена, нужны кошки.
Когда кошек мало — нет и семян. Учёного поразило такое странное объяснение
(ведь не кошки же опыляют клевер!), и он стал изучать строение цветков
клевера . Оказалось, что опылять их могут только шмели, а у пчёл, например, для
этого недостаточно длинный хоботок. Главный враг шмелей — полевые мыши,
которые поедают их соты. А враг мышей, как известно, — кошки. Значит, если нет
кошек, то много мышей и мало шмелей — они не опыляют клевер, и он не даёт
семян. Кстати, это один из примеров того, что в природе всё взаимосвязано.
Яблоня и клевер, завезённые в Австралию, цвели, но плодов и семян не давали
до тех пор, пока на континент не привезли пчёл и шмелей, опылявших их.
Сибирская орхидея — крапчатый башмачок — удивляла ботаников тем, что на тысячу её
цветков приходится максимум один созревший плод. Оказалось, что единственный
вид насекомых, который опылял это растение, вымер, и лишь изредка другие
насекомые случайно переносят пыльцу этой орхидеи.
Среди опылителей цветков — не только насекомые, но и птицы, летучие мыши.
Крошечные птички — колибри — пьют цветочный нектар с помощью длинного языка,
похожего на трубку, не садясь на цветок, а зависая возле него в воздухе.
Обоняние у колибри слабое, и опыляемые ими цветы лишены запаха. Зато, как уже
отмечалось, эти цветы ярко окрашены.
Некоторые виды хлопчатника, баобабов, бананов, алоэ опыляются обычно
летучими мышами. Запах у таких цветков, как правило, весьма неприятный, затхлый,
но летучим мышам он как раз и нравится.
Как уже говорилось выше, цветки порой обманывают ожидания своих опылителей.
Но и насекомые не всегда «честны» с цветками. К примеру, некоторые шмели не
опыляют красный клевер, как полагается, а «воруют» нектар, прокусывая снаружи
стенку венчика. Растение, разумеется, стремится оградить себя от шмелей-
воришек. Для этого оно прибегает к защите других насекомых. Цветок начинает
выделять наружу капельки нектара, привлекающие муравьев. Муравьи не позволяют
шмелям прокусывать стенку венчика. Биолог Вадим Назаров пишет, что «удавалось
наблюдать, как подлетевший к цветку шмель предпринимал неоднократные попытки
сесть на венчик в неположенном месте в надежде сделать прокол в его стенке.
Но, встречая отпор муравьев, в конце концов, оставлял своё намерение и
забирался в цветок изнутри».
Удивительна совместная жизнь (симбиоз) декоративного растения —
мексиканской юкки — и маленькой ночной моли пронубы. Эта моль — единственный
опылитель юкки.
Моль откладывает в цветок юкки яйца, и вылупившиеся гусеницы питаются
зреющими семенами. Но уцелевших семян с лихвой хватает на продолжение рода юкки.
Самое же необычное заключается в следующем. Перед откладкой яиц самка пронубы
залетает в цветок юкки и собирает его пыльцу, скатывая её в шарик, в три раза
больший по размеру, чем голова самой моли. Больше ничего в этом цветке моль
не делает. Держа шарик хоботком, она летит в другой цветок юкки. Здесь она
сначала откладывает яйца, а затем подползает к рыльцу пестика и головой
заталкивает в ямку на рыльце принесённый ею комочек пыльцы.
Если все прочие животные опыляют цветки неосознанно, как бы «между делом»,
то моль пронуба, кажется, поступает вполне «сознательно», почти как человек,
совершающий искусственное опыление. Моль словно понимает, что благополучие её
потомства зависит от процветания юкки!
ЧТО ПРОИСХОДИТ ПОСЛЕ ОПЫЛЕНИЯ? Что же происходит после того, как пыльца
попадает на рыльце пестика? Как нетрудно догадаться, должно произойти
оплодотворение. Но мужские половые клетки цветковых растений (спермин) в отличие от
сперматозоидов животных и большинства других растений не имеют жгутиков и
сами добраться до яйцеклетки не могут. Их доставляет по назначению специальный
«лифт» — пыльцевая трубка.
Попав на рыльце пестика, пыльца быстро прорастает: выпускает эту трубку,
которая растёт внутрь пестика. По ней вниз, похожие на неповоротливых амёб,
двигаются два спермия. Один из спермиев и поджидающая его яйцеклетка
сольются, дав начало зародышу. Ничего примечательного в этом ещё нет. А вот у
второго спермия — необычная судьба. Ни у каких организмов, кроме цветковых
растений , ничего подобного не происходит.
Второй спермий сливается с «соседкой» яйцеклетки, которую называют
центральной клеткой. Это странный «брак». Получается клетка не с двойным, как
обычно, и не с одинарным, как у половых клеток, а с тройным набором хромосом.
Из неё разовьётся питательная ткань семени — эндосперм (в переводе с
греческого — «внутрисеменник»).
Зачем природе нужны такие сложности? Дело в том, что растение тратит много
сил и питательных веществ на развитие эндосперма, и если оплодотворения не
произошло, эти силы были бы потрачены напрасно. А когда оплодотворение
произошло, второй спермий служит как бы «гонцом», дающим команду начать развитие
питательной ткани.
Этот процесс получил название двойного оплодотворения и был открыт
ботаником Сергеем Навашиным в 1898 г.
СОЦВЕТИЯ. Цветки могут быть одиночными (например, у мака или тюльпана), но
чаще растение собирает их в соцветия. Каждый тип соцветия имеет своё особое
ботаническое название: кисть (например, у ландыша), початок (кукуруза),
корзинка (одуванчик, ромашка), головка (клевер), серёжка (берёза, орешник),
метёлка (овёс, сирень). Зонтик, например, встречается простой (вишня, лук) и
сложный, составленный из нескольких простых (морковь, укроп). Ещё один тип
соцветия — колос — может быть также простым (подорожник) и сложным (пшеница,
ячмень).
Есть и типы соцветий с довольно экзотическими названиями: извилина, завиток
ит. д. Но они встречаются довольно редко.
СОЦВЕТИЯ: 1. Кисть. 2. Колос. 3. Сложный колос. 4. Зонтик. 5.
Сложный зонтик. 6. Головка. 7. Корзинка. 8. Метёлка. 9. Серёжка.
СЕМЯ И ПЛОД. Возникновение семени — большой шаг вперёд в эволюции растений.
В семени (в отличие от спор) для зародыша имеется запас питательных веществ,
помогающих ему развиваться.
В неблагоприятных условиях семя, не прорастая, может довольно долго
сохранять тлеющий огонёк жизни. Семена злаков, например, остаются живыми в течение
десяти и даже восемнадцати лет. Известен случай прорастания семян лотоса,
пролежавших в глубине торфяников Маньчжурии около двухсот лет. Семена
арктического люпина проросли, пробыв в вечной мерзлоте на севере Канады свыше 8
тыс. лет. Порой семена в принципе не могут прорасти тотчас после созревания,
а только через несколько лет. Есть, правда, и противоположные примеры: семена
кислицы прорастают или сразу после созревания, или не прорастают вообще.
Семя и плод — это как бы органы движения растения, навечно прикреплённого к
почве. Конечно, они не могут передвигаться сами и ищут «попутные средства».
Самое простое средство распространения — ветер. Часто у семян и плодов можно
видеть разнообразные летательные приспособления. Даже семена сосны, далеко не
совершенные в этом смысле, планируя вниз с высоты дерева, могут залететь за 4
километра от него. Что уж говорить о «парашютиках» одуванчика или кипрея.
Семена и плоды, разносимые ветром, первыми попадают на места вырубок или лесных
пожарищ. Поэтому в качестве первых «поселенцев» там обычно можно видеть,
например, кипрей или берёзу.
У некоторых пустынных и степных растений (качима, рогача, синеголовника)
побеги обильно ветвятся, отчего растение становится похожим на шар. Когда
семена созревают, этот «шар» отламывается от корня. Ветер может катить его на
далёкие расстояния, при этом шар рассеивает семена. Такой шар называют
«перекати-поле». Тем, кому приходилось бывать поздней осенью в Нижнем Поволжье,
наверное, бросалось в глаза, что по обочинам дороги в кюветах и выемках
накапливаются груды таких шаров.
Разносятся плоды и водой. На воде им часто помогают держаться специальные
«плавательные пузыри». Кокосовые пальмы, к примеру, растут только на морских
побережьях. Кокосовые орехи падают в море и долго носятся по волнам, при этом
их семена сохраняют всхожесть. Когда-нибудь морское течение прибьёт их к
берегам острова или материка, где семена прорастут.
Очень многие семена и плоды самыми разнообразными способами распространяют
животные. Часто плоды снабжены устрашающими колючками, которыми они цепляются
за шерсть проходящих мимо животных (и одежду людей). Наиболее известен в этом
отношении репейник (лопух). А плод бешеного огурца при прикосновении стреляет
в проходящего своими липкими семенами, заставляя разносить их по округе.
Сочные плоды (например, рябина) всем своим видом как бы предлагают зверям и
птицам полакомиться ими. Съеденная мякоть пойдёт в пищу животному, а семена
не будут переварены и останутся живыми, пройдя через его кишечник. Зато
животное невольно перенесёт их на новое место.
Порой животные поедают не мякоть плода, а само семя (как у лесных орехов).
Но и здесь растение не проигрывает. Белки, хомяки, птицы собирают такие плоды
про запас. А из тех, которые они потеряют по дороге, прорастут новые
растения .
Плоды ковыля разносятся ветром, и сами зарывают себя в землю, да и не
только в землю. Бывает, едет по приволжским степям путник. Прошёл дождь, и начало
пригревать солнце. И человек чувствует, как что-то словно бы покусывает его
шею. Туда попали плоды ковыля, которые, высыхая, стали «ввинчиваться» ему в
кожу. Плод ковыля похож на плод одуванчика, только с очень длинным пером-
«парашютом» (до 30—40 см). Нить пера скручивается и раскручивается от
изменений влажности и может «ввинчивать» семя в землю.
Порой на одном растении созревает огромное количество семян. Как они ни
приспособлены к распространению, лишь из немногих вырастут взрослые растения.
Некоторые орхидеи дают полтора миллиона семян, а тополь — около 30 миллионов!
ТИПЫ ПЛОДОВ. Часто приходится слышать, например, такое выражение, как
«стручки гороха». Никто не скажет «бобы гороха»: для обыденного слуха это
звучит смешно. А ботанику, наоборот, режет ухо первое выражение. Ведь у
гороха плоды — бобы, а не стручки. И боб, и стручок состоят из двух створок, но у
стручка семена сидят на особой перегородке между створками. Стручки — у
капусты, пастушьей сумки, сурепки, других крестоцветных.
Плоды винограда, смородины, клюквы мы совершенно верно зовём ягодами. Но
никому не придёт в голову назвать ягодой плод помидора. Между тем это тоже
ягода. Зато мы ошибочно (с точки зрения ботаники) называем ягодами плоды
вишни, черешни, финика. Правильное название таких плодов — костянки (как и
плодов сливы, абрикоса, персика).
Как называется, скажем, плод огурца? Оказывается, тыквиной, так же как и
плоды дыни, арбуза, тыквы. Плоды цитрусовых (лимона, апельсина, мандарина)
носят необычное название гесперидиумов (вспомним сад нимф Гесперид из
древнегреческой мифологии, где росли «золотые яблоки»). «Семечко» подсолнечника по
научному называется семянкой, «зёрнышко» пшеницы или ржи — зерновкой, летучий
плод вяза или берёзы — крылаткой (крылатым орехом).
Надо признать, впрочем, что некоторые плоды и в быту мы называем верно.
Например, коробочки мака, хлопчатника, белены. Или орехи лещины. Но мы называем
орехами и косточки плодов грецкого ореха и миндаля, а на самом деле эти плоды
— костянки, похожие на персик (из незрелых плодов грецкого ореха варят
варенье) . И уж вовсе никто не назовёт орехами плоды гречихи или тем более
земляники. А ведь сочная «ягода» земляники — всего лишь разросшееся цветоложе, а
настоящие плоды — вкрапленные в него твердые сухие орешки. И у шиповника
истинные плоды — это маленькие белые орешки, находящиеся внутри цветоложа.
Такие «плоды», образовавшиеся не из завязи (нижней части пестика), а из других
частей цветка, называются ложными.
У яблони, груши, рябины плод (называемый яблоком) — тоже большей частью
ложный, а из завязи образуется только его сердцевина, что, однако, не мешает
любителям этих фруктов поглощать именно «ложную» часть плода с большим
удовольствием, нежели сердцевину, окружённую кожистыми перепонками.
Бывают плоды сложные, образованные многими простыми (малина, ежевика).
Порой плоды целого соцветия срастаются, образуя соплодие, как у ананаса или у
«тутовой ягоды» — соплодия шелковицы.
Иногда человек выводит сорта культурных растений (винограда, апельсинов,
огурцов) с плодами, лишёнными главного, ради чего они когда-то были созданы
природой, — семян. А у бананов от семян остались только маленькие чёрные
крупинки в плодах.
ТКАНИ РАСТЕНИЯ
Представим, что нам дано необычное задание: «построить» живое растение. Не
в жизни, конечно — природа это сделает и без нас — а на бумаге. Точно так же,
как архитектор линию за линией вычерчивает схему дома или завода, и мы
попробуем создать чертёж растения. В доме или на фабрике должны быть все
необходимые для жизни приспособления: окна для поступления воздуха, трубы для воды и
т. д. Никому не нужен дом, в котором нет ни окон, ни дверей, трубы которого
не проводят воду. Мы тоже должны позаботиться о том, чтобы построенное по
нашей схеме растение могло питаться и расти, а не осталось чистой выдумкой,
невозможной в природе.
Здания, как известно, строятся из различных материалов — кирпичей, досок,
железной арматуры. Всё живое строится из единых «кирпичиков» — клеток. Клетки
эти могут быть совершенно различными даже в одном растении. Сравните,
например, срез ствола дерева и его зелёный лист! Однородные группы клеток,
выполняющие сходную роль, называются тканью. Как дом состоит из множества
материалов, так и растение состоит из множества тканей (о тканях животных рассказано
в статье «Ткани»).
С чего же мы начнём наше «строительство»? Для всякой стройки нужен
строительный материал. Людям до сих пор не удалось изобрести такой единый
строительный материал, из которого можно было бы «слепить» и стекло, и
металлический каркас, и кирпич. Природа такую универсальную ткань изобрела
давным-давно . Она называется образовательной. Клетки только этой ткани обладают
способностью размножаться, делиться. Клетки прочих тканей к делению не
способны. Таким образом, растёт растение только за счёт этой ткани. В каких
частях растения мы её расположим? Естественно, на кончике корня, чтобы он мог
расти в глубину, на верхушках побегов, чтобы они могли вытягиваться вверх. Но
этого недостаточно. Ведь стебли и корни должны расти и в толщину. Иначе,
бесконечно вытягиваясь, растение просто подломится под собственной тяжестью.
Значит, внутри корней и стеблей, вдоль их поверхности, мы тоже расположим
слои образовательной ткани.
Итак, наше воображаемое растение принялось расти, причём сохраняя все
природные пропорции. Но хрупкий корешок натыкается на грубые камешки и комки
земли, солнце безжалостно высушивает нежные побеги. Никак не обойтись без ещё
одной ткани — покровной. Ведь и здание быстро разрушится, если его не покрыть
штукатуркой и краской. А растениям покровная ткань понадобилась в тот момент,
когда они вышли из воды на сушу. Наиболее нежный кончик корня растения мы
защитим корневым чехликом из покровной ткани.
Ну а надземные части растения мы покроем тонким слоем покровной ткани —
эпидермой, чтобы защитить от высушивания. Ткань эта должна быть гибкой, чтобы
не трескаться от сгибания растения под ветром и других напряжений. Поэтому
стенки клеток будут не гладкими, а зубчатыми, сцепленными между собой, как
застёжки «молнии». А чтобы сделать эту кожицу непроницаемой, её клетки
выделят на поверхность тонкую плёнку жировых веществ — кутикулу, а в некоторых
случаях даже более толстый восковой налёт. Этот налёт легко заметить — он
придаёт какому-либо органу растения сизоватый оттенок. Например, свежесорван-
ные сливы отливают сизым из-за воскового налёта. Именно он придаёт особую
красоту серебристым елям. Но достаточно потереть рукой сливу или иголку
серебристой ели, чтобы налёт стёрся.
Клетки кожицы листа «сцеплены» друг с другом, что
увеличивает её прочность.
Однако вскоре мы увидим, что тонкого слоя эпидермы явно недостаточно, чтобы
защитить растущий стебель растения. Гораздо лучше его защитят слои мёртвых
клеток, состоящих из одних оболочек. Они называются пробкой. Легко заметить,
как на молодых древесных побегах эпидерма сменяется пробкой: они теряют
зелёный цвет и становятся бурыми. Будучи мёртвыми, слои пробки легко разрушаются
под действием стихий, но на смену им приходят новые. Пробка может покрывать
не только стебли, но и плоды растения. Пробкой покрыт, например, плод
граната .
Итак, наше растение может расти, и защищено от ветра, высыхания и т. д. Но,
кажется, мы забыли самое главное — как оно будет питаться?
Под названием «основные ткани» мы объединим все ткани растения, которые,
если продолжить наше сравнение с домом или заводом, выполняют роль «кухни» и
«продуктового склада». Основное своё питание растения получают, как известно,
из воздуха, поглощая содержащийся в нём углекислый газ и соединяя его с водой
(см. ст. «Фотосинтез»). Этот процесс происходит во всех зелёных (т. е.
содержащих хлорофилл) клетках растения под действием солнечного света. Где мы
разместим клетки этой зелёной ткани растения? Разумеется, в листьях, на которые
падает больше всего света, а также — в молодом зелёном стебле растения, ещё
не покрывшемся пробкой.
Кроме органических веществ растению нужны ещё и минеральные соли,
находящиеся в почве. Одна из основных задач корня любого растения — всасывание воды
с этими веществами, растворёнными в ней. Понадобится для этого и особая ткань
— назовём её поглощающей.
И, наконец, ещё одна основная ткань — запасающая. Растениям, живущим в
условиях пустыни, больше всего недостаёт воды. Как помочь им уберечься от
засыхания? Пожалуй, здесь могла бы помочь особая запасающая ткань — водоносная,
хранящая воду. Всем известно, как наполнены водой мясистые стебли кактусов
или алоэ, приспособленных к жизни в пустыне.
В запасающих тканях растения могут откладываться самые разные питательные
вещества: крахмал, сахар (например, у сахарной свёклы), масло. Нетрудно
догадаться, что запасающая ткань растений имеет огромное значение для человека,
который научился использовать её запасы для собственных нужд (например, для
питания). Ведь в других тканях растения питательных веществ довольно мало.
Например, в съедобных листьях салата их всего 5—8% и 90% — воды, а в
запасающей ткани семени пшеницы — 90% питательных веществ.
Наше растение всё более и более оживает: через корень в него поступают вода
и минеральные соли, в зелёных тканях создаются органические вещества. Но всё-
таки чего-то как будто не хватает. Действительно, вода и минеральные соли,
поглощённые корнем... останутся в корне. Органических веществ, произведённых
в листьях и стебле, корень не получит. А ведь они ему тоже необходимы!
Значит , не обойтись без того, чтобы наладить систему « трубопроводов » внутри
растения. Причём по одним «трубам» вода и минеральные соли будут подниматься
в стебель и листья, по другим «трубам» органические вещества будут опускаться
в корень.
Такие ткани растения называются проводящими. Восходящий ток воды и
минеральных солей идёт по древесине. Конечно, удобнее всего было бы проложить для
этого «водопровода» нечто вроде маленьких труб внутри растения, по которым
раствор двигался бы легко и без препятствий. Но расстояние от корня до самых
верхних листьев у деревьев зачастую превышает десятки метров. В нашем же
распоряжении единственный «строительный материал» для всех тканей: клетки. Но ни
одна клетка не может вытянуться на такую длину! Как же преодолеть эту
трудность? Очевидно, вместо одной клетки-«трубки» придётся воспользоваться
длинной цепочкой клеток, по которой будет подниматься вода с растворёнными в ней
минеральными солями. Именно так и поступила природа миллионы лет назад.
К сожалению, поднимаясь по этой цепочке, раствор будет постоянно встречать
на своём пути поперечные перегородки — стенки клеток — и медленно через них
процеживаться. Так устроена древесина у всех более древних групп растений,
вплоть до хвойных. Посмотрим, например, на лист ели (иголку). Лист ели очень
узкий, покрыт толстым слоем кутикулы и воска. Сразу видно, что воды он
испаряет немного и приспособлен к тому, чтобы уменьшить это испарение. Конечно,
ель и другие хвойные просто не в состоянии позволить себе роскошь испарять
много воды листьями. Ведь она очень медленно просачивается вверх по их
древесине .
Для нас, очевидно, что надо просто разрушить поперечные стенки клеток,
превратив цепочку клеток в настоящий «трубопровод». Природе для этого
изобретения понадобились десятки миллионов лет. Сначала в поперечных стенках клеток
возникли отверстия — перфорации, а затем стенки полностью разрушились. Такая
проводящая воду ткань — сосуд — является наиболее совершенной и имеется у
цветковых растений.
Нисходящий ток органических веществ идёт по ткани, именуемой лубом. Здесь
скорость потока гораздо меньше, ведь растение вырабатывает во много раз
меньше органических веществ, чем потребляет воды. Поэтому и перегородкам между
клетками не нужно разрушаться, а сами клетки остаются живыми.
Древесина и луб образуют проводящие пучки растения. Они хорошо видны на
листьях растений в виде жилок. Пучки образуют сложную разветвлённую сеть внутри
растения. Наглядно всю сложность этой сети можно увидеть на примере
«растительной губки» — обычной мочалки, которая изготавливается из плода тыквы люф-
фы.
Как наилучшим образом расположить проводящие пучки в стебле растения? Самое
простое, что приходит в голову, — провести одну большую «трубу», «столб», в
центре стебля. Такой «столб» был назван ботаниками стелой (в переводе с
греческого — «вертикально стоящая каменная плита», «колонна»). Но подойдём с
другой стороны. Какое строение стелы будет самым выгодным, самым полезным для
растения? Очевидно, такое, где проводящие пучки тесно переплетались бы с
основной тканью, пронизывали бы её, разветвлялись бы в сторону ветвей и
листьев. Это нечто совсем не похожее на наш первоначальный «столб».
Эволюция стелы (слева направо): от самой простой к
более совершенным.
Природа этот путь — от простой стелы к сложной — опять-таки проходила в
течение десятков миллионов лет. Если учёные находят ископаемый кусок ствола
дерева, то по строению стелы, по её сложности они сразу могут определить
систематическую группу, к которой принадлежало растение.
Итак, наше растение почти «построено». Оно впитывает или производит всё
необходимое для его жизни; по проводящим тканям вода, минеральные соли,
органические вещества поступают во все органы нашего растения.
Упущена, впрочем, весьма важная деталь. При постройке железобетонных зданий
никогда не обходятся без железного каркаса, арматуры, которая служит
«скелетом» для бетонных материалов. У растения роль такой арматуры выполняют
механические ткани. Без этих тканей растение не могло бы выдерживать собственной
тяжести, действия ветра, снега, дождя и т. п. Как превратить обычные клетки
растения в прочные и упругие механические ткани? Во-первых, можно просто
увеличить толщину клеточных стенок. Во-вторых, можно, кроме того, вытянуть сами
клетки, превратив их в волокна. Природе удалось вытянуть эти клетки иногда до
полуметровой длины, при этом их длина и ширина соотносятся как 1000: 1. Для
человека практическое значение имеют лубяные волокна (не путать с лубом),
используемые в текстильной промышленности (см. ст. «Лён»). Лубяные волокна
обладают необыкновенной прочностью. Предельный размер груза, который они могут
выдержать, у некоторых растений почти вдвое превышает соответствующий показа-
тель строительной стали!
Любопытно, что сама идея железобетонных конструкций впервые пришла в голову
не инженеру, а садовнику по фамилии Монье, который сделал кадку для большой
пальмы из железного каркаса и бетона. Эту идею ему подсказало расположение
механических тканей самой пальмы.
Что ж, начатое нами «строительство» живого растения подходит к концу. Для
полного совершенства осталось лишь сделать несколько последних штрихов.
У любого организма в процессе его жизнедеятельности образуются различные
побочные продукты, выделения. Животные обычно легко выводят их наружу.
Растению труднее: продукт выделения далеко не всегда жидкий, и образуется
он внутри клетки, покрытой толстой оболочкой. Поэтому растительные выделения
редко выводятся наружу. Клетки, которые накапливают выделения, образуют
выделительные ткани. Сами такие клетки обречены на смерть по мере своего
заполнения выделяемым веществом.
Человек нашёл самое широкое применение многим выделениям растений.
Достаточно сказать, что к их числу относятся бальзамы и смолы (см. ст.
«Голосеменные») , а также эфирные масла. Ароматные эфирные масла растениям нужны, чтобы
привлекать насекомых для опыления или отпугивать травоядных животных резким
запахом. Человек использует эфирные масла в производстве лекарств, духов, при
приготовлении кондитерских изделий и для многих других целей.
ПРОБКА И ПРОБКОВЫЙ ДУБ. Сбрасывая внешнюю «кожу» — пробку, дерево вместе с
ней сбрасывает грязь, нанесённую ветром и дождём, вредных для себя бактерий,
грибки, лишайники. Когда мы видим в лесу заросшее лишайниками дерево, мы
сразу можем сделать вывод, что дерево слабое. У него даже нет сил сбросить с
себя вместе с пробкой лишайники, отрастив новые слои покровной ткани.
А вот у пробкового дуба, растущего в субтропическом поясе — в Испании,
Алжире, в небольшом количестве на Кавказе, — слои пробки не сбрасываются.
Поэтому они достигают в толщину нескольких сантиметров. Пробка — замечательный
материал, лёгкий, не пропускающий воду, пыль, плохо проводящий электричество
и заглушающий звук. Раз в 10—15 лет пробку с пробкового дуба срезают. Иногда
с одного дерева снимают пробку в течение двухсот лет. Её используют для
закупорки бутылей, изготовления спасательных поясов, при строительстве самолётов
(здесь важна её лёгкость).
Клетки выделительных тканей растений.
ФОТОСИНТЕЗ
В течение тысячелетий люди считали, что питается растение исключительно
благодаря корням, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы.
Проверить эту точку зрения взялся в начале XVI в. голландский натуралист Ян
ван Гельмонт. Он поставил простой опыт, который может при наличии известного
терпения повторить каждый. Гельмонт взвесил землю в горшке и посадил туда
побег ивы. В течение пяти лет он поливал деревце, а затем высушил землю и
взвесил её и растение. Ива весила более 75 кг, а вес земли изменился всего на
несколько сот граммов! Вывод учёного был непреложен: растения получают
питательные вещества прежде всего не из почвы, а... из воды. На два столетия в
науке утвердилась теория "водного питания растений. Листья, по этой теории,
лишь помогали растению испарять излишнюю влагу.
К самому неожиданному, но правильному предположению — о воздушном питании
растений — учёные пришли лишь к началу XIX в. (Хотя из воды и почвы растения,
конечно, тоже получают питательные вещества.)
Важную роль в понимании этого процесса сыграло открытие, совершённое
английским химиком Джозефом Пристли в 1771 г. Сделано оно было случайно. Как
известно, стоит зажечь под стеклянным герметичным колпаком свечу или посадить
туда живую мышь, как воздух становится непригоден ни для горения, ни для
дыхания . Свеча гаснет, животное гибнет от удушья. Сегодня мы бы сказали, что в
таком воздухе нет кислорода, зато много углекислого газа. Пристли искал
способ очищения этого «испорченного» воздуха. Учёный подвергал его нагреву,
охлаждению, но воздух не очищался. Пристли поместил под колпак с «испорченным»
воздухом цветок в горшке. Он полагал, что растение также скоро погибнет. Но,
вопреки ожиданию, растение чувствовало себя вполне хорошо. Пристли вновь
посадил под колпак мышь. У мыши, сидящей вместе с растением, также не
наблюдалось никаких признаков удушья.
Пристли сделал поразительный вывод: растения (как в опыте, так и в природе)
очищают воздух и делают его пригодным для дыхания. Позднее выяснилось: для
того чтобы растение «очищало воздух», необходим свет.
Десять лет спустя учёные поняли, что растение не просто превращает
углекислый газ («испорченный воздух») в кислород. Углекислый газ необходим растениям
для жизни, он служит для них настоящей пищей (вместе с водой и минеральными
солями).
Надо сказать, что «питаться воздухом» совсем не легко. Ведь в воздухе всего
0,03% углекислого газа. Чтобы вырастить один кубометр еловой древесины,
растению надо «выкачать» углекислый газ из более чем миллиона кубометров
воздуха.
Воздушное питание растений называется фотосинтезом. Кислород в процессе
фотосинтеза выделяется в качестве побочного продукта.
Миллиарды лет назад в атмосфере Земли не было свободного кислорода. Если бы
человек был перенесён туда с помощью «машины времени», он бы немедленно
задохнулся. Весь кислород, которым дышат почти все живые существа нашей
планеты, выделен растениями в процессе фотосинтеза. Фотосинтез сумел изменить весь
облик нашей планеты!
80% кислорода выделяется морскими водорослями и только 20% — наземными
растениями . Поэтому океан иногда называют «лёгкими планеты».
Но этого мало. Растения — настоящие фабрики органических веществ,
работающие на солнечной энергии. Как это ни удивительно, но растительное
происхождение имеют и органические вещества, из которых состоят организмы животных, в
том числе и наши с вами. Животные лишь преобразуют вещества, первоначально
созданные растениями. Климент Тимирязев писал по этому поводу: «Человек
вправе наравне с самим китайским императором величать себя сыном солнца». Итак,
растения доносят до всех живых существ планеты энергию солнечных лучей. В
этом заключается космическая роль фотосинтеза.
В «Путешествиях Гулливера» Джонатана Свифта рассказывается о Великой
Академии в Лага-до, учёные которой были поглощены бессмысленными или невыполнимыми
проектами. Один из них, в частности, искал способ извлекать из огурцов
заключённые в них солнечные лучи.
С современной точки зрения проект этот вовсе не так безумен, как казалось
современникам Свифта. Дрова, каменный уголь, нефть, горючий газ, торф — всё
это «консервы» из солнечных лучей. Причём каменный уголь и нефть донесли до
нас тепло лучей Солнца, дошедших до Земли десятки миллионов лет назад!
Химическое уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
6С02 + 6Н20 = С6(Н20)б + б02
С языка химических формул это можно перевести примерно так:
углекислый гам
+
вола
сахар (I лкисо i.i)
1СИГ ЛПрО.1
Зелёный цвет травы и листьев — цвет хлорофилла. Это вещество играет в
фотосинтезе главную роль. Процесс фотосинтеза многоступенчатый.
Он запускается, когда на молекулу хлорофилла попадает частица света
(фотон) . Но дальше фотосинтез может идти и в темноте — процесс всё равно не
остановится. Точно так же, выстроив длинный ряд из костяшек домино, можно
ударить по первой из них и со стороны смотреть, как падают остальные. (Правда,
каждую секунду на молекулу хлорофилла падает не один фотон, а очень много.)
В процессе фотосинтеза учёные выделяют две фазы. Световая фаза идёт только
на свету. Более длительная, темновая, в свете не нуждается.
Хлорофилл поглощает красные, синие и фиолетовые лучи, а зелёные лучи почти
не поглощает, поэтому мы и видим лист зелёным. Кроме хлорофилла в тканях
растений присутствуют вещества, имеющие оранжевую и желтую окраску. Некоторые из
них тоже поглощают свет (хотя и хуже, чем хлорофилл). Осенью хлорофилл в
листьях деревьев разрушается (в нём содержатся ценные для растения азот и
магний, которые невыгодно терять с листвой и которые переходят в другие органы
растения) и оранжево-жёлтые краски становятся заметными.
А в морские глубины красные лучи проникают плохо, поэтому в тканях красных
и бурых водорослей наряду с хлорофиллом есть и другие вещества, поглощающие
свет. Но, если не считать некоторых бактерий, хлорофилл есть в клетках всех
живых существ, способных к фотосинтезу.
РАСТЕНИЯ И ВОДА
Помните, о чём беседовали растения в рассказе Всеволода Гаршина «Атталеа
принцепс»?
«— Скажите, пожалуйста, скоро ли нас будут поливать? — спросила саговая
пальма, очень любившая сырость. — Я, право, кажется, засохну сегодня.
— Меня удивляют ваши слова, соседушка, — сказал пузатый кактус. — Неужели
вам мало того огромного количества воды, которое на вас выливают каждый день?
Посмотрите на меня: мне дают очень мало влаги, а я всё-таки свеж и сочен.
— Мы не привыкли быть чересчур бережливыми, — отвечала саговая пальма. — Мы
не можем расти на такой сухой и дрянной почве, как какие-нибудь кактусы. Мы
не привыкли жить как-нибудь.
Сказав это, саговая пальма обиделась и замолчала».
Писатель верно заметил, как различна у растений потребность в воде — у
одних она может быть в 80—90 раз больше, чем у других. И если бы растения могли
в действительности обсуждать свои проблемы, одним из самых главных для них
был бы вопрос о воде. Любое растение самое меньшее наполовину, а иногда и на
98% состоит из воды. Всего за один летний день подсолнечник «выпивает» 1—2
литра воды, а вековой дуб — более 600 литров.
Человек испаряет пот прежде всего для того, чтобы охладиться. Растению
также необходимо охлаждение. Но значительная часть испаряемой влаги расходуется
для другой цели. Только через увлажнённую поверхность растение может
впитывать углекислый газ из воздуха, чтобы расти. Поневоле ему приходится
постоянно испарять воду. Поэтому растения засушливых мест, где воды мало, растут
так медленно.
Кстати, такие растения научились по-разному ограничивать свой водный
рацион. Одни в ходе эволюции приобрели сочные мясистые стебли или листья
(кактусы, алоэ), наполненные влагой, и испаряют её очень экономно. Их называют
суккулентами. Полная противоположность им — склерофиты, жёсткие сухие растения
(например, верблюжья колючка). Засуху они переносят в полузасушенном виде.
Происходит испарение в основном через устьица — «приспособления», очень
остроумно созданные природой. Устьица расположены в основном на нижней
стороне листьев (во избежание чрезмерного испарения). Устьице состоит из двух
клеток полулунной формы (похожих на фасолину). Когда клетки эти наполнены
влагой , они «надуваются», как два воздушных шарика, и сквозь широкую щель между
ними хорошо испаряется влага. А когда воды становится меньше, клетки «вянут»
— «воздушные шарики» становятся « полусдутыми », щель между ними исчезает.
Испарение не идёт. Соответственно и углекислый газ не может поступать в ткани
растения.
Справедливости ради надо сказать, что некоторые особенности работы устьиц
ещё не вполне ясны биологам. Не совсем понятен, например, механизм, благодаря
Устьице: закрытое (вверху) и открытое.
которому у большинства растений они закрываются в темноте.
На каждом квадратном миллиметре поверхности листа — несколько сотен устьиц,
иногда даже тысяча, а у алоэ и кактусов — порой всего десятки. Через них
растение дышит, получает углекислый газ.
БОТАНИЧЕСКИЙ САД. Путешествуя по другим континентам и частям света (Африке,
тропической Азии), европейцы невольно поражались обилию диковинных растений,
неизвестных на их родине. Многим путешественникам захотелось иметь
привлекательные «заморские» травы и деревья вблизи собственного дома. Они собирали
или покупали их семена, клубни, луковицы и т. п., привозили в Европу и
выращивали экзотические растения на своих усадьбах. В средние века развернулось
даже «соревнование» между вельможами Франции, Испании, Италии, Англии и
других стран — чей сад богаче заморскими диковинами. Так возникали собрания
живых растений. Теперь их называют ботаническими садами. В наше время
ботанические сады принадлежат научным учреждениям или музеям, и частных ботсадов
осталось немного.
В России первые ботсады называли «аптекарскими огородами», потому что росли
в них лекарственные растения. Первый такой «огород» был заложен в 1706 г. в
Москве. Вот уже три века он радует посетителей своими богатыми коллекциями.
Он стал основой ботсада Московского университета. Несколькими годами позже по
приказу Петра I «аптекарский огород» был основан в Санкт-Петербурге. Сейчас
на его базе работает самый главный в России Академический Ботанический
институт с прекрасным ботаническим садом. К сожалению, до нашего времени не
сохранились богатейшие частные ботсады в подмосковных усадьбах П. Демидова, А.
Разумовского, созданные в XVIII в.
Каждый ботанический сад интересен по-своему. В одних — очень полная
коллекция иноземных растений, в других — местной флоры, в третьих — лекарственных
растений. Дендрариями (от греческого «дендрон» — дерево) называют живые
коллекции исключительно деревьев и кустарников.
Ботсад — учреждение просветительское. Каждый любознательный человек может
захотеть узнать, как выглядят живое кофейное дерево, чайный куст, банан,
бамбук ит. п. Но ведь в
Индию из России, например, нельзя съездить на городском транспорте. Зайти в
отапливаемые оранжереи ботанического сада, где всё это растёт, гораздо проще.
А для студентов — биологов, агрономов, географов — живое растение не заменят
никакие самые талантливые рисунки и фотографии.
Иногда в ботанический сад попадает одно-единственное семечко какого-нибудь
редкостного растения. Умелые садовники его прорастят, постараются размножить,
чтобы передать в другие ботсады или любителям. Здесь ведётся научная работа
по выведению новых сортов. Регулярно проводятся распродажи семян, луковиц,
черенков, саженцев плодовых и декоративных растений.
Особая забота — о вымирающих видах растений. Человек вырубает леса,
распахивает степи, осушает болота и истребляет тем самым многие виды растений. В
ботсадах стараются сохранить редкие растения, вернуть их в природу. Есть
виды, не сохранившиеся нигде, кроме ботанических садов. Учёные называют ботсады
«банками генофонда», т. к. здесь сохраняются созданные природой фонды
растений .
Всемирной известностью пользуются Королевский ботанический сад
Великобритании (он находится в Лондоне), ботсады Калькутты (Индия), штата Миссури (США),
Упсальского университета в Швеции (в нём трудился знаменитый Карл Линней),
Батуми (Грузия); Бейтензоргский ботсад (Индонезия), Никитский ботсад в Крыму.
Лучший ботсад России — Главный Ботанический сад Российской академии наук —
находится в Москве, неподалёку от телецентра в Останкино. Его площадь весьма
обширна — свыше 380 га. В огромной коллекции сада — одно из богатейших в мире
собраний тропических орхидей.
Уникальный ботсад создан в России за Полярным кругом — в городе Кировске
Мурманской области. Хорошие ботсады имеются в Санкт-Петербурге, Новосибирске,
Владивостоке, Ставрополе, некоторых других российских городах. В Сочинском
дендрарии под открытым небом прекрасно растут пальмы, лавр, маслины, магнолии
и другие деревья жарких стран.
ГЕРБАРИЙ. Для учебных и научных целей нередко нужно иметь в своём
распоряжении растения и зимой, когда кругом лежит снег и зелёных растений нигде нет.
Конечно, их можно выращивать в оранжереях, но это очень дорого. Поэтому зимой
чаще всего приходится иметь дело не с живыми растениями, а с гербарием.
В русском языке слово «гербарий» имеет два значения. Во-первых, так
называют особым образом высушенные растения, снабжённые этикетками. (Сорванный
цветок, засушенный между книжными страницами, никак нельзя назвать «гербарием».)
Во-вторых, так называют учреждения, где хранят гербарий и работают с ним
(раньше их называли «травохранилищами»). Слово «гербарий» (herbarium)
происходит от латинского слова herba — «трава». В средние века в Европе так
называли книги, в которых рассказывалось о лекарственных растениях. В России
такие книги известны под названием «травники».
Трудно сказать, когда люди впервые стали собирать гербарии. Самый старинный
гербарий, сохранившийся до наших дней, собран в начале XVI столетия. Он
хранится в Риме. Столь же почтенный возраст имеют некоторые коллекции
лекарственных растений, наклеенные на бумагу и переплетённые в тома большого
формата. По-видимому, они служили справочниками для аптекарей — по ним собирали
нужное медицинское сырьё. Такие гербарные коллекции хранятся и в нашей
стране, в частности в Московском университете имени М. В. Ломоносова.
В XVII—XVIII вв. уже довольно часто гербарии собирали для научных целей. В
экспедициях по изучению только что открытых земель нередко участвовали
ботаники . Мирная профессия ботаника была связана с риском и опасностью1. Учёные
собирали гербарии « заморских » растений, незнакомых доселе европейцам. В
составе экспедиции знаменитого мореплавателя Джеймса Кука в 1772—1775 гг. был
ботаник Иоганн Форстер, собравший большой гербарий в Австралии и на островах
Тихого и Индийского океанов. Он собрал экземпляры нескольких сотен новых
видов и родов растений, ранее совершенно неизвестных науке. Приятно отметить,
что сейчас часть этого замечательного гербария хранится в нашей стране — в
Санкт-Петербурге и Москве. А первые достоверно известные сборы научных
гербариев в России относятся к началу XVIII столетия, ко времени царствования
Петра I, сделавшего весьма много для развития науки и техники в России.
С помощью гербария современные учёные получают массу научной информации.
Гербарий для ботаников — такое же необходимое средство, как для химика —
таблица Менделеева. Имея гербарий, можно узнать, как выглядят растения,
обитающие в других странах и на других материках. По гербарным образцам описывают
новые виды и разновидности растений. По гербарию можно установить, что росло
на месте современных городов и промышленных предприятий. Гербарий поможет
нанести на карту ареал (область распространения) данного растения.
Как делают гербарий? Осторожно выкопав с корнями травянистое растение
(желательно с цветками и плодами), его отряхивают от почвы, расправляют,
укладывают в стопку фильтровальной бумаги и затягивают в специальную гербарную
сетку. Высушив растение, его наклеивают или пришивают на картон и снабжают
этикеткой .
Точная и разборчивая этикетка — обязательная принадлежность гербария. До
И сейчас тоже. Наиболее неисследованные области там, где проживают племена людоедов,
например , на Новой Гвинее.
изобретения пишущей машинки (1867 г.) ботаники снабжали гербарии этикетками,
написанными от руки, зачастую неразборчиво. Дошло до того, что ботаникам XX
в. пришлось выпустить специальную книгу с образцами почерка ботаников трёх
последних столетий, чтобы разбирать написанные ими этикетки! На этикетке
указывается название растения, место и время сбора, фамилия и имя сборщика и
другие сведения. От дерева для гербария срезают цветущую или плодоносящую
веточку .
Самым крупным и ценным гербарным собранием в настоящее время располагает
Королевский ботанический сад на окраине Лондона. Его коллекции насчитывают
около 6 млн. гербарных листов. Гербарии мирового значения с коллекциями,
превышающими 1 млн. листов, имеются также более чем в двадцати городах мира. В
России работает гербарий, входящий в пятёрку самых крупных гербарных хранилищ
мира. Это гербарий академического Ботанического института им. В. Л. Комарова,
расположенного в Санкт-Петербурге. Его фонды содержат более 5 млн. гербарных
листов.
ОБЕЗЬЯНЫ — СБОРЩИКИ РАСТЕНИЙ. Учёные из ботанического сада Сингапура
необычным способом сумели использовать гербарий для пополнения своей коллекции
живых растений. Они обучили нескольких обезьян, показывая им образцы редких
растений из гербария. После этого смышлёные животные в непролазных джунглях
разыскивали эти растения и приносили их или же их плоды ботаникам.
ВОДОРОСЛИ
Присев на берегу пруда или реки, вы можете полюбоваться белоснежными
цветками кувшинки, послушать шелест рогоза и камыша в прибрежных зарослях.
Поверхность прудов порой сплошь затягивает ряска. Но все эти растения, хотя они
и обитают в воде или рядом с водой — не водоросли.
Чаще всего водоросли — это микроскопические организмы, плавающие или
«парящие» в толще вод, это скопления зеленоватых нитей, называемых тиной, это
буроватый ил на дне водоёма, это слизистый налёт на погружённых в воду
предметах .
Ошибочно представление о том, что водоросли живут только в воде. Очень
много их в почве — в разных почвах их общая масса колеблется от полутонны до
полутора тонн на гектар. Живут они и в воздушном океане (зелёную водоросль
хлореллу можно найти, например, в каплях дождя).
Проще, наверное, сказать, где водорослей нет. Нет их в глубинах океана. В
романе Жюля Верна «20 тысяч лье под водой» рассказывается о том, как мощный
электрический прожектор подводной лодки капитана Немо освещал море почти на
километр перед собой. Французский фантаст, однако, ошибался. Осветить море на
километр практически невозможно. Любой свет довольно быстро поглощается
толщей воды. На глубину в 1 м проникает всего половина солнечных лучей, на
глубину в 10 м — только пятая часть, на глубину в 100 м — всего 1% лучей. Около
97% объёма Мирового океана погружено в вечную тьму.
Герои «Маракотовой бездны» Артура Конан Дойля (повесть вышла в свет в 1929
г.) «открыли» на дне океана на глубине 8 км заросли водорослей. Вот как они
сообщали об этом: «В глубине океана растительность по преимуществу бледно-
оливковая, и её плети и листья столь упруги, что наши драги чрезвычайно редко
вытаскивают их. На этом основании наука пришла к убеждению, что на дне океана
ничто не растёт».
Увы, описав подобное «открытие», Конан Дойль также допустил ошибку. А наука
была совершенно права, придя к убеждению, что водорослей на больших глубинах
нет. В темноте, как известно, растения обитать не могут. Поэтому так
удивителен рекорд одной водоросли, которую нашли на глубине 269 м, хотя вода там ос-
лабляла солнечный свет в 200 ООО раз.
В период массового размножения одноклеточных водорослей в одном литре воды
развивается до миллиарда их клеток! Вода окрашивается яркими красками —
«цветёт». Цветение воды особенно часто вызывают перидинеи, диатомеи и синезелёные
водоросли. В Библии рассказывается: «Вся вода, которая была в реке,
превратилась в кровь. И рыбы, которые были в реке, погибли. Вода стала так
скверно пахнуть, что египтяне не могли пить эту воду». И в наше время
катастрофическое цветение воды часто приводит к массовой гибели рыбы.
Удивительный факт: если бы из океана можно было извлечь все растения и всех
животных и взвесить их на неких огромных весах, то масса растений оказалась
бы в 20 раз меньше массы животных.
Вот уж поистине «один с сошкой, а семеро (точнее, двадцать) с ложкой»! Нет
ли здесь противоречия с законом экологической пирамиды? (О нём рассказано в
статье «Цепи питания».) Ведь, согласно этому непреложному закону (в очень
приблизительной, конечно, формулировке), в природе всегда «десять с сошкой, а
один с ложкой» (если считать по массе).
Оказывается, никакого противоречия нет. За год водоросли создают биомассу
(около 0, 5 триллиона тонн в год), в 10 раз большую, чем та, которую создают
животные. Так что закон экологической пирамиды строго соблюдается.
Некоторые водоросли могут размножаться даже на снегу в горах или в полярных
областях, придавая снегу зелёную или красную окраску. Снежные поля Гренландии
порой окрашиваются водорослями то в жёлтый, то в красный, то в зелёный цвет.
Быть может, именно этому Гренландия обязана своим названием (в переводе —
«зелёная страна»)?
Надо сказать, что «водоросль» — понятие очень широкое. К водорослям
причисляют и некоторые безъядерные организмы (синезелёные водоросли), и ряд крупных
групп царства растений. Это самые простые из растений, их тело не делится на
корень, стебель и листья, хотя внешнее сходство водорослей с высшими
растениями иногда имеется. Размножаются водоросли с помощью спор (см. ст.
«Размножение») .
Ботаники насчитывают около 30 тыс. видов водорослей — от одноклеточных
организмов до гигантов длиной в десятки метров. Как разобраться во всём этом
многообразии?
К счастью для систематиков и изучающих ботанику, водоросли вполне
естественно разделяются на несколько хорошо различимых больших групп, которые
называют отделами. Отличаются эти группы набором пигментов. Пигменты придают
водорослям ту или иную окраску и служат для фотосинтеза.
Мы расскажем не обо всех, а лишь о важнейших отделах водорослей. О
синезелёных водорослях рассказано в отдельной статье. О перидинеях, эвгленовых
водорослях и некоторых зелёных водорослях (хламидомонаде и вольвоксе)
рассказано в статье «Простейшие».
КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ (БАГРЯНКИ). Багрянки — древняя группа водорослей,
появившаяся на Земле около 1 млрд. лет назад. Среди них есть и одноклеточные
формы, и ажурные скопления тонких нитей, и красивые пластинчатые формы.
Большинство из них окрашено в разные оттенки розового и малинового цветов.
Почти все багрянки — обитатели морей, где встречаются порой на довольно
больших для растительной жизни глубинах — до 200 м. Красную окраску им придаёт
пигмент фикоэритрин. Именно он позволяет им поглощать зелёные лучи солнечного
света, проходящие сквозь водную толщу.
В некоторых странах багрянки широко используют в пищу как приправы и
закуски. В Японии деликатесом считается блюдо под названием «нори» — рис или рыба,
завёрнутые в высушенные красные водоросли. Багрянка порфира занимает первое
место по ежегодному сбору на морских плантациях Японии, опережая ламинарию
(морскую капусту) . Её начали выращивать здесь ещё в XVII в. В США
заготавливается большое количество порфиры — на 500 млн. долларов в год.
Красные водоросли, или багрянки (слева направо):
порфира , родимения, филлофора.
Но ещё большее значение для человека имеет получаемое из багрянок
бесцветное студенистое вещество — агар-агар. Этот ценнейший природный продукт нужен
везде, где требуется какому-нибудь раствору придать свойства студня. Биологи
в лабораториях добавляют в агар питательные вещества и выращивают на нём
бактерии и грибы. Он применяется в косметическом производстве, где его добавляют
в мази, зубные пасты, кремы для рук. Но основное применение он находит в
пищевой промышленности — для приготовления желе, суфле, пастилы, мармелада,
мороженого и других продуктов. В мире каждый год производится 10 тыс. тонн
агара . Половина всего получаемого в СНГ агара производится из черноморской
багрянки филлофоры. Собранные водоросли вываривают и очищают полученный агар.
БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ. В бурых водорослях преобладают жёлтые и бурые пигменты (в
том числе фукоксантин). К числу этих водорослей принадлежат самые крупные
водоросли в мире, например тихоокеанский макроцистис, который достигает 60 м в
длину, а каждые сутки вырастает на полметра. В зарослях макроцистиса находят
Защиту, пищу, место для размножения сотни видов животных. Чарлз Дарвин
сравнивал его заросли с наземными тропическими лесами: «Если бы в какой-нибудь
стране уничтожить леса, то не думаю, чтобы при этом погибло хотя бы
приблизительно такое количество видов животных, как с уничтожением зарослей этой
водоросли».
Уничтожение зарослей морских водорослей — такое дело вполне «по плечу»
современному человеку. Правда, при этом он нанесёт огромный ущерб прежде всего
самому себе. Промышленный сбор в море бурой водоросли ламинарии, во всяком
случае, приводил к быстрому сокращению поголовья промысловых рыб: они
лишались своих мест питания и нереста.
Чаще всего бурые водоросли растут на глубине 6—15 м, но встречаются и на
глубинах до 100 м. Наиболее знаменито скопление бурых водорослей саргассумов
посреди Атлантического океана. Это место так и называется — Саргассово море.
Большинство крупных водорослей прикреплено ко дну водоёмов. В отличие от них
саргассумы плавают, образуя у поверхности воды сплошные заросли. Эти заросли
тянутся порой на многие километры. На плаву саргассумы удерживаются благодаря
особым воздушным пузырькам.
Многие бурые водоросли имеют большое значение для человека. Более 300 лет
люди добывают и используют морскую капусту (ламинарию). Вот каковы размеры
ламинарий: у ламинарии японской длина до 15 м, у сахаристой ламинарии — до 3
м, ширина же их около 30 см.
В начале XVIИв. в Великобритании, Франции, Японии бурые водоросли сжигали
в особых ямах, а золу промывали, выпаривали раствор и получали соду. Сода в
больших количествах шла на производство мыла и стекла. Ещё в начале XIX в. в
Шотландии в год сжигалось 100 тыс. тонн сухих водорослей.
В начале XIX в. был открыт более простой способ получения соды. О
водорослях начали забывать, но в 1811 г. французский промышленник Бернар Куртуа
получил из них вещество, которое при нагревании превращалось в пары
«великолепного фиолетового цвета» (по словам самого автора этого открытия). Это был
новый, ещё незнакомый людям химический элемент — йод, ныне всем известный как
прекрасное дезинфицирующее средство. Бурые водоросли умеют накапливать в
своём организме некоторые вещества, в том числе йод. Килограмм водорослей
вбирает в себя йод из 100 тонн морской воды! Более 50 лет водоросли были
единственным источником получения этого целебного вещества. В 1916 г. только в
Японии из морской капусты было добыто 300 тонн кристаллического йода.
Между прочим, бурые водоросли поглощают из воды и такой металл, как золото.
Добывать из них золото, правда, вряд ли возможно, но по его содержанию в
водорослях можно разыскивать места золотых россыпей.
Некоторые бурые водоросли употребляют в пищу: сейчас известно более 50
видов съедобных бурых водорослей. В Японии морскую капусту издавна выращивают
на специальных плантациях. Выращиванием этой и других водорослей здесь занята
целая армия фермеров — около 150 тыс. человек. Японцы не только едят
ламинарию в сыром виде, но и готовят из неё более трёхсот различных блюд: супы,
гарниры к мясу и рыбе, салаты, соусы, лепёшки, даже сладости и напиток,
похожий на чай.
Бурые водоросли ламинарии.
Вот что писал о ламинарии в середине XVIII в. русский учёный, участник
экспедиции Беринга Степан Крашенинников: «... есть ещё морская трава Яранга,
которая около Лопатки вымётывается из моря и видом походит на усы китовые. Оную
траву курилы мочат в студёной воде и пьют от великого резу». Жители
Курильских островов верно подметили целебные качества морской капусты. Это очень
полезный и богатый витаминами продукт. По сравнению с обычной капустой в
ламинарии, например, вдвое больше фосфора, в 11 раз — магния, в 16 раз —
железа , в 4 0 раз — натрия. Она помогает против атеросклероза. Любители животных
добавляют её в корм собак, отчего собачья шерсть приобретает здоровый блеск.
Из бурых водорослей (ламинарии, макроцистиса) получают альгинаты, которые
используются в тех же целях, что и агар-агар, получаемый из багрянок.
ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ (ДИАТОМЕИ). Диатомеи — одни из самых распространённых
на Земле растений. Эти одноклеточные водоросли одинаково хорошо себя
чувствуют в водах и снегах Арктики и Антарктики, в горячих (85° С) гейзерах
Исландии, почти в любых пресных и солёных водоёмах.
Роль диатомей в природе очень велика. Количество выделяемого ими кислорода
сравнимо, пожалуй, только с тем, которое выделяют все высшие растения земного
шара. Диатомеи дают около половины всей органической массы океана и четверть
всего живого вещества, производимого на планете.
Самые крупные из диатомей не превышают в длину 1,5 мм, а большинство их в
десятки и сотни раз меньше. Диатомей имеют твёрдый панцирь. Биолог Валериан
Лункевич писал об этом: «Панцири сложены из чистейшего кремнезёма, из
которого образуется и горный хрусталь, поэтому диатомей называют ещё кремнезёмками.
Панцири словно выточены из тонкого, играющего радугой стекла и разукрашены
узорами».
Панцири могут походить на полумесяц, ромб, круг, многоугольник, булаву,
гитару. . .
Панцирь состоит из двух половинок, надетых друг на друга, как крышка на
коробку. За это диатомеи и получили своё название (от греческого «диатомос» —
«разделённый пополам»).
При размножении диатомеи сталкиваются с очень необычной проблемой,
незнакомой другим организмам. Клетка делится на две дочерние клетки. Однако
«наследство», которое она им оставляет, неравноценное. Одной, более «счастливой»
клетке, достанется «крышка» панциря, и её размеры будут точно такими же, как
и у родительской клетки. А второй, «неудачливой наследнице», достанется более
тесная «коробка» панциря. Эта клетка будет немного поменьше. Как будто бы
ничего страшного не произошло. Но из поколения в поколение это небольшое
различие будет стремительно нарастать. В конце концов, размеры панциря могут
сократиться в три раза! Дальнейшее уменьшение становится невозможным. Что же
делать?
Диатомеи нашли простой выход из положения. Измельчав до предела, они
сбрасывают ставшие тесными панцири и попарно сливаются. Образовавшаяся спора
роста, как её называют, быстро растёт, а потом одевается новым панцирем. Для
диатомей это половой процесс и одновременно — возвращение к прежней величине.
Панцири отмерших диатомей опускаются на дно водоёмов. В течение миллионов
лет там накапливается порошок, называемый горной мукой, диатомитом, трепелом
или инфузорной землёй. Для образования 1 куб. см порошка необходимо до 4,6
млн. крошечных панцирей.
Этот порошок широко применяется для полировки, фильтрования, в производстве
динамита. Динамит — не что иное, как нитроглицерин, стабилизированный (т. е.
сделанный менее взрывоопасным) горной мукой.
Диатомовые водоросли.
ЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ. Своё название зелёные водоросли получили за ярко-зелёную
окраску. Хлорофилл в них преобладает над другими пигментами. По своему
строению зелёные водоросли необычайно разнообразны.
О таких зелёных водорослях, как хламидомонада и вольвокс, рассказано в
статье «Простейшие». Ещё одна широко известная зелёная водоросль — одноклеточная
хлорелла. Впрочем, до того как в 1960 г. хлорелла облетела вокруг Земли на
советском корабле-спутнике, она была известна только узкому кругу ботаников.
После этого о ней заговорил весь мир. Широко обсуждалась возможность
использования этой неприхотливой и быстро размножающейся водоросли во время
космических полётов, где она могла бы выделять кислород для дыхания космонавтов,
очищать использованную воду, служить им пищей. Однако пока такое применение
хлореллы — дело будущего.
Сейчас хлореллу часто добавляют в корм для скота. Японские ботаники даже
прозвали её «хлорельской свиньёй» за её питательные качества. С ней ставят
разнообразные опыты.
Одна из самых удивительных групп зелёных водорослей — сифоновые водоросли.
Внешне эти водоросли во многом похожи на многие другие зелёные водоросли или
даже на высшие растения — у них есть «корешки» и «листики». Размер сифоновых
обычно от 20 см до 1м. А их необычность заключается в том, что состоят
п
Сифоновая водоросль каулерпа.
они... из единственной клетки. Правда, с множеством ядер2. Иногда они
образуют подводные заросли (например, водоросль каулерпа). В предыдущие
геологические эпохи сифоновые водоросли были широко распространены в морях и океанах
всего мира. Но в ходе эволюции это направление развития оказалось тупиковым.
Сифоновые не выдержали соперничества с «магистральным путём» эволюции —
развитием многоклеточных организмов — и стали слепой, тупиковой ветвью
эволюционного древа.
ХАРОВЫЕ ВОДОРОСЛИ. Одна из наиболее высокоразвитых групп водорослей — харо-
вые — произошла, как считается, от зелёных водорослей около 400 млн. лет
назад. Внешне харовые напоминают такие высшие растения, как хвощи. Обычная их
длина около 30 см, а иногда далее до 2 м.
Харовые водоросли растут на дне прозрачных чистых вод, как правило пресных,
образуя подобие густого дёрна. Они служат основным кормом для водоплавающих
птиц. Там, где растут харовые, меньше комариных личинок (эти водоросли
выделяют вредные для них вещества). Кроме того, они полезны тем, что смягчают
жёсткую воду. Учёные используют их для проведения различных опытов.
ЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ: 1. Улотрикс. 2. Нить улотрикса под
микроскопом. 3. Кодиум. 4. У льва (морской салат). 5. Спирогира под
микроскопом .
ЛИШАЙНИКИ
Во время долгих странствий древнееврейского народа по пустыне (они
продолжались, согласно Библии, сорок лет) люди вначале сильно бедствовали от
нехватки пищи. Но после месяца невзгод, проснувшись как-то утром, они
обнаружили на земле непонятный налёт, похожий на крупу или иней. Впервые увидев
его, люди удивлённо стали спрашивать друг у друга: «Манна?» (В переводе на
русский — «Что это?»). Манна (так и назвали этот налёт) оказалась съедобной,
её мололи, толкли в ступах, варили в горшках или пекли из неё лепёшки. Все
сорок лет странствий, говорится в книге Библии «Исход», каждое утро евреи со-
2 Не так уж необычно, то же самое можно сказать и о грибнице.
бирали принесённую ветром или упавшую с неба манну, «небесный хлеб», что
помогало им прокормиться в пустыне. (Отсюда и произошло выражение «манна
небесная» .)
Современные учёные считают, что речь идёт, вероятно, о комочках лишайника
аспицилии съедобной (Aspicilia esculenta), которые называют лишайниковой
манной. Обитает этот лишайник в пустынях, степях, засушливых горных областях.
Серые или бурые комочки аспицилии переносит ветер на далёкие расстояния, они
могут выпадать в виде лёгкого дождя, оседают в низменных местах в виде
наносов. Один этот лишайник, правда, никак не смог бы прокормить большое
количество людей долгое время, но мог служить подспорьем в питании.
«Кочующая» аспицилия — наглядный пример того, что многие лишайники
совершенно не нуждаются в почве как источнике пищи. Немного можно найти растений,
которые до такой степени «оторвались от почвы», как лишайники. Воду они могут
впитывать из тумана и росы, а азот некоторые лишайники усваивают прямо из
воздуха (точнее, это делают поселяющиеся в организме лишайников бактерии).
Лишайники поселяются там, где не выживет никакое другое растение. Это —
первопроходцы, пионеры растительности. «Выступит ли где из вод океана
подводный утёс, — писал Климент Тимирязев, — оторвётся ли обломок скалы, обнажив
свежий излом, выпашется ли валун, века пролежавший под землёй, — всегда,
везде на голой, бесплодной поверхности первым появляется лишайник... Медленно,
но упорно завоёвывает он каждую пядь земли и только по проторённому им пути
появляются более сложные формы жизни». Лишайники находили в Антарктиде на 86-
м градусе южной широты и на раскалённых камнях пустынь (в опытах они
переносили 200-градусную жару). Они живут на таких малопригодных для жизни
предметах, как застывшая вулканическая лава, кирпичи, бронзовые памятники,
старинные пушки, фарфор, стекло.
Разрушая и разъедая горные породы, лишайники в прямом смысле слова создают
почву для других растений. Наиболее неприхотливы накипные лишайники,
напоминающие разноцветные корочки. Они настолько плотно врастают в скалы и горные
породы, что их невозможно отделить, не повреждая. Некоторые лишайники
продолжают фотосинтез при температурах до —35° С.
Лишайники (слева направо): бородатый лишайник
и кладония красноплодная.
Растениями-сфинксами назвал лишайники Тимирязев. Лишь во второй половине
XIX в. удалось учёным разгадать их главную тайну. Тимирязев назвал это
открытие одним из «наиболее поразительных и неожиданных открытий биологической
науки за четверть века».
Открытие заключалось в том, что лишайник состоит из двух совершенно разных
организмов: гриба и водоросли. Учёным было давно известно, что в лишайниках
имеются какие-то зелёные шарики, оплетённые нитями, похожими на нити
грибницы . Но никто не предполагал, что эти шарики могут жить сами по себе.
В 1867 г. русские ботаники Андрей Фаминцын и Осип Баранецкий проделали
несложный опыт. Они размельчили лишайник и положили его в банку с водой. Вскоре
грибные нити сгнили, а зелёные шарики спокойно продолжали жить и
размножаться. Они оказались обыкновенными одноклеточными водорослями.
В том же 1867 году немецкий ботаник Симон Швенденер повторил этот опыт и
сделал смелый вывод о том, что лишайник представляет собой симбиоз (напомним,
что слово «симбиоз» переводится как «совместная жизнь») гриба и водоросли.
Вначале многие ботаники встретили это открытие насмешками, но со временем оно
получило всеобщее признание.
Лишайники — не грибы и не водоросли, а самостоятельная группа растений, к
которой принадлежит более 2 6 тыс. видов. Правда, современные учёные выделяют
растения в одно царство, грибы — в другое, а синезелёные водоросли (которые
тоже могут вместе с грибом составлять лишайник) относят к третьему царству
(доядерных)! Так к какому же из царств отнести лишайники? Природа лишний раз
показывает, что она сложнее любых придуманных человеком схем.
Швенденер сравнивал гриб с хозяином, а водоросль — с захваченным им рабом.
Действительно, будущая «взаимопомощь» когда-то началась с прямого «нападения»
гриба на водоросли. Гриб оплетал водоросли своими нитями и высасывал из них
питательные вещества. Но полностью уничтожать своих «пленниц» грибу было
невыгодно — он сам терял при этом источник пищи. «Паразит» и «жертва» в ходе
эволюции постепенно приспособились друг к другу. Гриб стал защищать водоросли
от высыхания, поставлять им воду и минеральные соли. Постепенно образовался
новый организм — лишайник.
Даже размножаться гриб и водоросль у большинства лишайников стали
совместно, образуя множество «пылинок» (соредиев), в каждой из которых водоросль
оплетена грибными нитями. Плодовые тела с этими «пылинками» зреют очень
неспешно — порой по 5—10 лет. Лишайниковый гриб может размножаться и сам по себе,
спорами, но в этом случае велик риск, что проросшие споры не сумеют найти
себе подходящих «служанок»-водорослей.
Один из парадоксов лишайников заключается в том, что почти все входящие в
их состав водоросли («рабы», «невольники») могут прекрасно жить и на свободе.
«Рабство» мало изменило их природу. Другое дело — лишайниковые грибы
(«хозяева») . Они жить самостоятельно разучились. В природе их без водорослей не
встретишь.
Общее достижение гриба и водоросли, объединившихся в лишайник, заключается
в том, что вместе они проникли в такие места, где по отдельности не смогли бы
жить.
Кстати говоря, в лабораториях лишайник упорно не желает выживать. После
многих неудач учёным удалось лишь в течение полугода выращивать лишайник «в
неволе». Удивительно «свободолюбиво» это изобретение природы, основанное на
«рабстве»!
Как уже было сказано, «разобрать лишайник на части» просто. А вот «собрать
его обратно»... Это оказалось очень сложной задачей. В опытах гриб и
водоросль не проявляли ни малейшего желания объединяться и вскоре гриб погибал.
Всё же в 1980 г. американские ботаники сумели соединить водоросль и гриб,
выращенный из споры. В своей победе учёные убедились, когда обнаружили особые
лишайниковые вещества, которые ни гриб, ни водоросль поодиночке не создают.
Получение лишайника из гриба и водоросли (научный опыт). Вверху:
нити гриба оплетают клетку водоросли. Внизу: лишайник в разрезе.
Кстати говоря, лишайниковые вещества (прежде их не совсем точно называли
лишайниковыми кислотами) — одна из примечательных особенностей лишайников.
Эти вещества помогают им, в частности, разъедать твёрдые горные породы.
Сказочный вид тайге придаёт бородатый лишайник, или уснея (Usnea barbata). Его
«борода» вырастает порой до 7—8 м в длину. Получаемая из неё усниновая
кислота убивает бактерии, помогает заживлению ран. Отвары различных лишайников
известны в народной медицине как взбадривающее и противовоспалительное
средство. Лишайники используют при изготовлении пудры, духов, душистых сортов мыла.
Из них получают лакмус, без которого не обходится ни одна химическая
лаборатория .
Но наибольшее значение для человека имеют лишайники тундры. Здесь они
покрывают огромные пространства. Карл Линней говорил, что на лишайнике зиждется
благосостояние всей Лапландии (севера Скандинавского полуострова). Он имел в
виду ягель, или «олений мох» (Cladonia rangiferina), и центрарию, или
«исландский мох» (Centraria islandica).
В течение долгих зимних месяцев эти лишайники — единственный корм северных
оленей (они составляют и 70% их годового рациона). А олень даёт жителям
тундры всё — и пищу, и одежду, и кров, и средство передвижения. Олени добывают
лишайники из-под снега, разрывая его копытами.
Хотя в лишайнике недостаточно белков, и поэтому летом оленям обязательно
надо подкрепляться сочной травой, но без лишайников олени гибнут от кишечных
болезней. Сохранять здоровье оленям помогают всё те же лишайниковые вещества.
Выносливость лишайников поражает воображение. Но есть у них и слабая,
уязвимая сторона. Листопадные деревья ежегодно обновляют листву и вместе с ней
избавляются от части накопившихся вредных веществ. Лишайники такой
возможности лишены: вредные вещества накапливаются в их организме и, в конце кон-
цов, губят их. Поэтому лишайники совершенно не переносят загрязнения воздуха.
Леса, по которым несколько веков назад бродил легендарный разбойник Робин
Гуд (и даже европейские леса начала XIX в.) , очень мало походили на леса
современной промышленной Европы. Стволы деревьев в них были покрыты сплошным
лишайниковым ковром.
В городских парках лишайников почти нет. Чем дальше от города — тем больше
в лесах лишайников, тем они разнообразнее. По наличию тех или иных лишайников
можно определять степень загрязнённости воздуха.
В окрестностях английской столицы, например, с 1880 по 1970 г. постепенно
исчезло около 130 видов лишайников. С 1980 г. число лишайников на стволах
деревьев в парках Лондона и его окрестностей вновь увеличилось. Произошло это
потому, что за предыдущее десятилетие удалось вдвое понизить концентрацию
сернистого газа в атмосфере Лондона.
ЛИШАЙНИКИ: 1. Ксантория постенная. 2. Ягель (олений мох) . 3.
Пармелия козлиная. 4. Гипогимния. 5. Центрария («исландский
мох»). 6. Эверния.
САМЫЕ ДОЛГОЖИВУШИЕ ? Растут все лишайники необычайно медленно. А медленнее
всего — накипные лишайники. Например, альпийский лишайник умбиликария
цилиндрическая (Umbilicaria cylindrica) за 200 лет вырастает всего на миллиметр!
Зато и живут они, может быть, дольше всех других живых существ. Чтобы
узнать возраст лишайника, надо измерить скорость его роста и размер, а затем
подсчитать их соотношение. В Арктике были найдены экземпляры лишайника ризо-
карпона географического (Rhizocarpon geographicum), возраст которых — 4,5
тыс. лет. А в 1981 г. было установлено, что возраст некоторых антарктических
лишайников — как минимум 10 тыс. лет. Пожалуй, лишайники могут поспорить в
долголетии с секвойей гигантской и сосной долговечной, у которых возраст
самых старых особей — «всего» 3—5 тыс. лет.
Между прочим, благодаря лишайникам учёные установили возраст знаменитых
гигантских каменных изваяний на острове Пасхи. Измерив по фотографиям,
насколько выросли за полвека поселившиеся на статуях лишайники, учёные вычислили их
возраст (более 400 лет). Значит, изваяния воздвигнуты более четырёх столетий
назад.
МХИ
При слове «мох» сразу встаёт перед глазами сфагновый ковёр болот, усыпанный
рубиновыми ягодами клюквы. Или сырой сумрак девственных таёжных лесов. В
сухих местах мхи можно встретить нечасто.
Мхи возникли в результате одной из первых попыток жизни выбраться из её
колыбели — водной среды — на сушу. Попытка эта не получила дальнейшего
развития. Во всяком случае, не мхи стали предками всех остальных наземных
растений . Они так и остались как бы «черновым наброском природы».
Нам трудно даже представить, насколько сложной задачей для жизни был
переход на сушу. Пожалуй, во много раз более сложной, чем для человека — полёт на
Луну. Достаточно сказать, что жизнь в океане существует приблизительно 3,5
млрд. лет, а на сушу первые растения вышли лишь около 420 млн. лет назад.
Самая большая трудность, которую надо было преодолеть, — опасность высыхания.
Мхи далеко не до конца справились с этой задачей, поэтому мы и встречаем их
лишь там, где достаточно влаги.
Прежде всего, у них ещё нет настоящих корней, лишь небольшие выросты,
прикрепляющие их к почве (ризоиды). Вода из почвы для мхов почти недоступна,
остаётся довольствоваться дождём, росой и т. д. Поэтому высота наземных мхов
почти никогда не превышает 15—20 см. Не случайно самый длинный мох —
Fontinalis, с плетями длиной до 91 см, — растёт в проточной воде. Размножение
мхов также связано с водой (см. ст. «Размножение»).
Невольно возникает предположение, что мхи вряд ли играют сколько-нибудь
заметную роль в природе, где достаточно и более совершенно устроенных растений.
Но это не так.
Если вы читаете эту книгу при электрическом освещении, то вполне возможно,
что необходимая для этого энергия получена из торфа, сожжённого на
электростанции. А значит, её когда-то накопили сфагновые мхи, образовавшие мощные
залежи торфа.
Одно из удивительных свойств мхов из рода сфагнум (Sphagnum) — их
необычайная влагоёмкость. 40 г сухого мха могут поглотить более 1 л воды (у некоторых
видов — более 1,5л)! В медицине сфагновые мхи применялись в качестве
прекрасного перевязочного материала. Воду эти мхи вбирают в себя особыми
водоносными клетками, лишёнными живого содержимого. В этих клетках мох запасает
для себя воду «на чёрный день».
Мощные ковры из сфагнумов покрывают поверхность болот, почву влажных лесов.
Частная и как будто незначительная деталь их строения (водоносные клетки)
влияет на климатические условия огромных территорий. Дело в том, что
сфагновые болота, как гигантские губки, вбирают в себя все осадки, выпавшие за год.
А затем постепенно и «расчётливо» отдают эту влагу большим и малым рекам, не
давая им пересохнуть даже в разгар летней жары. Понятно, что непродуманное
осушение болот может обернуться настоящей экологической катастрофой.
Сфагновые мхи всё время нарастают своей верхушкой, а их нижние части
отмирают . Накапливаясь, отмершие мхи образуют залежи торфа. Бактерии и грибы в
насыщенной кислотой и лишённой кислорода массе торфа не развиваются. Торф
консервирует всё, что в него попадает. Человеку торф нужен не только как
топливо , но и как удобрение. В сухом торфе можно хранить фрукты и овощи. Торф не
проводит тепло, поэтому в старину им конопатили избы.
Сфагновые мхи относятся к классу листостебельных мхов (куда принадлежит до
15 тыс. видов). Сюда же относятся зелёные мхи. Самый известный их
представитель — кукушкин лён (Polytrichum commune), обычный во влажных лесах умеренно-
го пояса. Моховой ковёр, покрывающий тундры, предотвращает катастрофическое
протаивание вечной мерзлоты, которое могло бы непоправимо нарушить равновесие
во всей природе Севера.
Другой крупный класс мхов — печёночники (около 6 тыс. видов). Большинство
их похожи на тонкие и нежные пластинки, лежащие на поверхности почвы. Отчасти
они напоминают лишайники. Строение у печёночников ещё более простое, чем у
листостебельных мхов; они больше привязаны к сырым местам. Наиболее известны
маршанция многообразная (Marchantia polymorpha), встречающаяся по всей
России, и риччия плывущая, хорошо знакомая аквариумистам. В её густых зарослях
находят себе убежище мальки рыб.
Когда-то на Земле произрастали плауны-колоссы (чешуедревы, или
лепидодендроны) , колонновидные стволы которых достигали 40 м в высоту и 1—6 м в
диаметре (см. ст. «Происхождение и развитие жизни»). Ныне их окаменевшими остатками
— каменным углём — мы топим печи, сжигаем их на электростанциях. Нынешние
травянистые плауны (их сохранилось около 1400 видов) мало напоминают этих
вымерших гигантов. Очень редко они поднимают свои стебли вверх выше, чем на
метр, чаще стелются по земле. Обычный обитатель хвойных лесов плаун
булавовидный (Lycopodium clavatum) имеет любопытное свойство. Каждый год он вырас-
Мхи (слева направо)
кукушкин лён, маршанция, сфагнум.
ПЛАУНЫ
тает примерно на полметра, укореняясь молодыми побегами. А те части растения,
которые старше пяти лет, постепенно отмирают. Получается, что растение как бы
медленно ползёт по земле, передвигаясь на новые места. За это его и прозвали
плауном («плавуном»), а ещё — текуном, бегуном, плавучкой.
Впрочем, так ли удивительно неспешное «переползание» плауна булавовидного
по сравнению с настоящими путешествиями одного из видов плаунов рода селаги-
нелла, обитающего на юго-востоке США? Во время засухи этот плаун
перекатывается с места на место в виде плотного шара сухих листьев и стеблей. Найдя
влагу (или после дождя), плаун укоренится на новом месте.
Говорят, что названием «плавучка» плаун обязан ещё и особому свойству своих
спор: они держатся на воде и не смачиваются ею. Масса спор — это жирный (50%
невысыхающего масла), нежный и тонкий порошок жёлтого цвета. Спорами обсыпают
таблетки, их применяют как присыпки для детей. Они находят применение и в
металлургии. Ими посыпают стенки форм при фасонном литье, чтобы отлитая деталь
не «прикипала» к форме и выходила из неё гладкой, не требующей шлифовки. На
тонну литья требуется 100 г спор.
Чтобы собрать споры, не следует выдирать плаун с корнем. Спороносные
колоски аккуратно срезают ножницами, когда они ещё не созрели и не развеяли споры,
сушат на солнце в безветренном месте, а порошок трижды просеивают.
Глядя на скромные, редко выше метра, «сосенки» современных хвощей, трудно
поверить, что их вымершие сородичи (каламиты) были гигантами, достигавшими 15
м в высоту. Вечное соревнование растений — «кто выше» — не случайно, ведь
самые высокие получают больше всего света, затеняя других. Некоторые
тропические хвощи, например хвощ многощетинковый, и теперь имеют стебель до 9 м
длиной. Но они уже не поднимают его «гордо» вверх, а стелются по земле,
покорно уступая верхние ярусы более совершенным растениям.
В каменноугольном периоде мезозойской эры заболоченные леса из огромных
Плауны (слева направо): плаун-баранец, плаун
булавовидный , плаун годичный.
ХВОЩИ
хвощей, плаунов и папоротников были распространены повсюду. От них нам в
наследство остались залежи каменного угля. Среди мощных стволов порхали
гигантские стрекозы и другие насекомые — единственные в то время хозяева воздушной
стихии; по земле неуклюже ползали древние земноводные — первые позвоночные,
покорители суши.
От былого разнообразия хвощей ныне сохранилось очень немного — единственный
род с 32 видами (в России — 17 видов). Обитают хвощи, правда, почти по всему
земному шару (кроме Австралии). Любят влажные и болотистые места.
Своё русское название хвощи получили за сходство с хвостами некоторых
животных, особенно лошадей. Научное название рода хвощей (Equisetum) в переводе
и означает «конский хвост». Так же переводятся названия хвощей со многих
европейских языков — польское «kon'ski одоп», английское «horsetail»,
французское «queue-decheval» и т. д.
Кстати, надо заметить, что взаимоотношения хвощей с настоящими лошадями
«недружественные». Питание хвощевым сеном может вызвать у лошади паралич
задних ног — «шатун». Для выздоровления животного следует прекратить давать ему
ядовитый корм. Особенно опасны молодые «сосенки» некоторых хвощей. С другой
стороны, кабаны и олени осенью и зимой охотно подкрепляются хвощами, а
полевой хвощ даже считается молокогонным кормом для коров и коз. Люди иногда
используют в пищу подземные клубни хвощей (так называемые земляные орешки, или
земляные шишки).
Хвощи (слева направо): спороносный и бесплодный стебли полевого
хвоща, лесной хвощ, луговой хвощ.
Благодаря своим подземным клубням и корневищам хвощи переносят лесные
пожары, а на посевах различных культурных растений — прополки, что делает
некоторые их виды трудно искоренимыми на полях и пастбищах сорняками.
«Полевой сосенкой» часто зовут в народе наиболее распространённый в России
хвощ полевой (Equisetum arvense). Весной его корневище выпускает спороносный
стебелёк-стрелку. Цвет у этого стебля необычный для растений — розовато-
бурый. Хлорофилла в нём совершенно нет. Рассыпав голубовато-зелёный порошок
спор, стебель вянет и отсыхает. (О размножении хвощей рассказано также в ста-
тье «Размножение».)
Теперь корневищу надо восстановить силы, накопить запас питательных веществ
— для этого оно отращивает зелёную «сосенку» бесплодного летнего побега.
Стебли хвоща жестковатые — в них содержится кремнезём. Поэтому прежде ими
чистили горшки и кастрюли, полировали деревянные изделия. Но более известно
другое применение полевого хвоща: его используют как лекарство от астмы, а
также в качестве мочегонного средства. Однако при сборе полевого хвоща
избегайте собирать другие виды хвощей.
ПАПОРОТНИКИ
Множество легенд сложено о «цветке папоротника». Растение это казалось
загадочным, потому что никто никогда не видел его цветков. А раз их так трудно
найти, думали люди, значит, им наверняка присущи какие-то чудесные свойства.
На Руси бытовало предание, что цветёт папоротник огненным цветком, который
распускается в глухую ночь, под удары грома и при сверкании молнии. До
принятия христианства папоротник был посвящен богу грозы Перуну и звался перуновым
огнецветом, жар-цветком, светицветом. Считалось, что кому удастся сорвать
этот цветок — тому откроются все клады, он услышит голоса деревьев и трав.
Потому как этот цветок — не что иное, как волшебная разрыв-трава. Но цветок
охраняет нечистая сила, добыть его трудно.
В ночь накануне дня Ивана Купалы (ночь на 7 июля по новому стилю) сельская
молодёжь устраивала гулянья с песнями, хороводами, поисками в лесу чудесного
цветка. (Считалось, что цветок папоротника можно найти только раз в году,
именно в эту ночь.) Петро, герой повести Николая Гоголя «Вечер накануне Ивана
Купала», так увидел цветение папоротника: «Глядь, краснеет маленькая
цветочная почка и, как будто живая, движется. В самом деле, чудно! Движется и
становится всё больше, больше и краснеет, как горячий уголь. Вспыхнула
звёздочка, что-то тихо затрещало, и цветок развернулся перед его очами, словно
пламя, осветив и другие около себя.
«Теперь пора!» — подумал Петро и протянул руку. Смотрит, тянутся из-за него
сотни мохнатых рук также к цветку, а позади его что-то перебегает с места на
место. Зажмурив глаза, дёрнул он за стебелёк, и цветок остался в его руках».
Почему же так и не посчастливилось ботаникам найти чудесный цветок?
Оказывается, на самом деле папоротник цветков не имеет, а размножается спорами. На
обратной стороне листа появляются бугорки ржавого цвета (сорусы), рассыпающие
коричневую пыль — споры. Каждый папоротник может дать сотни миллионов спор.
Любопытно, что вырастет из проросшей споры отнюдь не папоротник привычного
нам облика, а нечто невиданное — маленькая зелёная пластинка величиной с
арбузное семя. (О дальнейших подробностях размножения папоротников рассказано в
статье «Размножение».)
Папоротники — растения древние. В заболоченных лесах каменноугольного
периода среди гигантских хвощей и плаунов росли и древовидные папоротники — до
30 м высотой. И сейчас на кусках каменного угля нередко можно увидеть
отпечатки их перистых листьев. (Кстати, слова «папоротник», «перо», «парить» —
однокоренные.)
В наше время таких гигантов уже не встретить. Всё же древовидные
папоротники дожили до наших дней в отличие от древовидных хвощей и плаунов. Самый
большой папоротник (Alsophila excelsa) — более 18 м высотой — растёт на
островах южной части Тихого океана. Длина его листьев — до 4 м. Внешне
древовидные папоротники чем-то напоминают пальмы. Глядя на них, можно мысленно
перенестись в далёкое прошлое, в леса каменноугольного периода, когда на Земле
ещё даже не появились динозавры.
Наибольшее разнообразие современных папоротников (а всего их существует бо-
лее 12 тыс. видов) — в тропических лесах. Здесь можно увидеть папоротники-
лианы, высоко поднимающиеся по стволам деревьев; папоротники-эпифиты (т. е.
живущие на стволах и ветвях деревьев). Среди последних известен очень
красивый и эффектный олений рог (Platycerium), листья которого и вправду
напоминают оленьи или лосиные рога. Он порой весит около 100 кг. Под тяжестью таких
эпифитов-гигантов иногда выворачиваются с корнями и падают даже крупные
деревья .
Папоротник мужской. Вверху: заросток. Внизу слева:
часть листа с сорусами.
Среди тропических папоротников есть и крошки — например, водные папоротники
рода азолла, обитающие в Северной Америке. Длина листьев самого маленького из
них едва достигает 12 мм. Эти папоротники усваивают азот прямо из воздуха
благодаря симбиозу с синезелёной водорослью анабеной. Поэтому на рисовых
полях в странах Азии азоллу специально разводят как «живое удобрение» для
обогащения почвы азотом.
Ботаники относят папоротники к так называемой «крупнолистной» ветви
эволюции в отличие от «мелколистных» хвощей и плаунов. Хотя, строго говоря, листья
папоротников — и не листья вовсе, а скорее стебли. Лист папоротника в отличие
от настоящего листа растёт верхушкой, как стебель. И рост продолжается в
течение всей жизни листа. Молодые листья закручены в характерные для
папоротников тугие «завитки» и разворачиваются, как пружинки.
Кстати говоря, у папоротника орляка (Pteridium aquilinum) эти молодые
«Завитки» съедобны. Собирать их надо ранней весной, в первые две недели после их
появления. Обжаренные в масле с сухарями, они напоминают по вкусу грибы.
Завершая рассказ о папоротниках, заметим, что это, помимо всего прочего, —
великолепные декоративные растения, украшение садов и парков.
ГОЛОСЕМЕННЫЕ
Ныне живущие голосеменные подразделяются на четыре класса: саговниковые,
гнетовые, гинкговые и хвойные. Хвойные — единственная процветающая ныне
группа голосеменных. От цветковых голосеменные отличает в первую очередь
отсутствие цветка и плода. А от споровых растений (например, папоротников) — наличие
семени (о семени можно прочитать в статье «Органы высших растений»). Семена
голосеменных не заключены в плоды, а лежат открыто, «голо» — отсюда и
название этого отдела растений. О размножении голосеменных рассказано в статье
«Размножение». Здесь отметим лишь самое основное: в отличие от мхов, хвощей,
плаунов, папоротников голосеменным не требуется вода для полового
размножения. Значит, это первые по-настоящему сухопутные растения, полностью
оторвавшиеся от водной стихии.
САГОВНИКИ. В мезозойской эре саговники преобладали в зелёном покрове Земли.
Под сенью этих деревьев бродили динозавры. Ныне это небольшая (около 120
видов) группа голосеменных, встречающихся кое-где в тропиках и субтропиках.
Внешне саговники настолько похожи на невысокие (до 10—18 м) пальмы, что
даже Карл Линней поместил их в своей системе растений среди пальм.
В некоторых странах молодые сочные листья саговников употребляют в пищу, а
из сердцевины их стволов, в которой много крахмала, в Японии приготовляют
особый продукт типа крупы — саго. В Африке сердцевина саговников тоже идёт в
пищу, за что их зовут «хлебными деревьями».
Листья используются для венков и украшений. Как декоративное растение
хорошо известен саговник (Cycas revoluta). К саговникам относится наиболее
медленно растущее дерево — обитающий в Мексике диоон съедобный. За сто лет он
вырастает в высоту менее чем на 10 см.
Первые гинкго появились на нашей планете около 300 млн. лет назад. В «век
динозавров» рощи гинкговых деревьев росли по всему тогдашнему умеренному
поясу. Остатки гинкговых находили на Украине и в Аргентине, в Монголии и на Ура-
Саговник.
ГИНКГО
ле, даже на Аляске и Шпицбергене. Если судить по геологическим данным, гинкго
вымерли почти одновременно с динозаврами, около 80 млн. лет назад.
Но в 1690 г. врач голландского посольства в Японии Э. Кемпфер обнаружил, а
затем и прислал в Европу семена живого гинкго! Он ввёл в научный обиход и
название этого растения. На жаргоне японских торговцев «гинкго» означает
«серебряный абрикос». Так называли съедобные семена этого дерева, заключённые в
белую косточку. Эти семена ценились в Японии как лечебное средство и дорогой
деликатес.
В Японии, Китае и Корее гинкго с незапамятных времён почитали как священное
дерево и выращивали возле храмов и гробниц. Гинкго упоминается в китайских
книгах VII в. Одно из деревьев гинкго, растущих в Японии, было посажено 1200
лет назад, а в Корее растёт 1400-летнее дерево высотой 41 м и более 3 м в
обхвате (вероятно, это рекорд для гинкго). В диком виде это дерево нашли в од-
ном-единственном месте — горах Дянь Му-шань в Восточном Китае. Человек
фактически спас гинкго от вымирания.
С 1730 г. гинкго вновь, после перерыва в десятки миллионов лет,
«восстановили свои древние владения» и зазеленели в Европе, сначала в ботанических
садах Голландии, затем других европейских стран, а ныне — в парках и садах
всего мира. Под впечатлением встречи с этим «живым ископаемым» великий немецкий
поэт Иоганн Вольфганг Гёте написал поэму в честь гинкго.
Помимо своей научной ценности гинкго вызывает интерес как очень живописное
и привлекательное декоративное растение, с необычными веерообразными
листьями, рассечёнными на две половины. За это дерево получило своё видовое
название — гинкго двулопастной (Ginkgo biloba). Это единственный представитель
класса гинкговых.
Осенью листья гинкго желтеют и опадают, что довольно необычно для
голосеменных. Запах листьев гинкго отпугивает вредных насекомых, поэтому эти листья
кладут в книги, которые хотят предохранить от порчи. Перед тем как заселить
водоём ценными сортами рыбы, в него иногда бросали листья гинкго, чтобы
уничтожить сорную (т. е. малоценную и даже вредную) рыбу.
Семена гинкго снаружи покрыты янтарно-жёлтой мякотью, правда, с очень не-
Гинкго двулопастной.
приятным запахом. Из-за этого запаха в ботсадах стараются высаживать черенки
деревьев, дающих не семена, а мужские шишки с пыльцой.
BEЛЬВИЧИЯ. В каменистых пустынях Юго-Западной Африки, особенно в пустыне
Намиб, где порой месяцами не выпадает ни капли дождя, растёт ещё одно чудо
природы — вельвичия удивительная (Welwitschia mirabilis). Растения эти
встречаются поодиночке, разбросаны по пустыне далеко друг от друга. Невероятная,
абсолютно не похожая ни на одно из известных растений мира, вельвичия названа
так в честь открывшего её португальского ботаника Ф. Вельвича, который, по
его словам, сначала даже боялся дотронуться до причудливого растения,
опасаясь , что оно исчезнет, как фантастическое видение.
Ствол этого карликового дерева похож на пень, короткий и толстый — до метра
и более в поперечнике, а над землёй возвышается всего на 50 см, редко на
полтора метра. У вельвичии всего два длинных кожистых листа. Они никогда не
опадают и растут в течение всей её жизни, стелясь по песку и прихотливо
извиваясь . А жизнь у вельвичии долгая: несколько сот лет, а есть и тысячелетние
экземпляры . Но она никогда не образует новых листьев.
Жаркий и сухой пустынный ветер, естественно, треплет и рвёт концы листьев,
они превращаются в лохмотья и постепенно отмирают. Но всё же можно встретить
вельвичии с листьями до 3,7 м длиной.
Влагу растению поставляет глубокий корень, доходящий до грунтовых вод. Всё
растение — это как бы проросток, только разросшийся до гигантских размеров.
Относится вельвичия к классу гнетовых (в него входит ещё примерно 70
видов) .
Из других представителей этого класса наиболее известны хвойники, или
эфедры, чьи зелёные побеги отчасти напоминают стебли хвощей. Эти побеги содержат
алкалоид эфедрин, из которого изготавливают одноимённое сердечное и противо-
астматическое лекарство. Обитают хвойники в районах Азии и Европы с тёплым и
сухим климатом. Из шишкоягод некоторых хвойников варят варенье.
ХВОЙНЫЕ. От саговников и гинкго хвойные отличаются не только тем, что имеют
хвою, но и особенностями размножения (о чём можно прочитать в статье
«Размножение») .
Всего к классу хвойных принадлежит около 560 видов. Это совсем немного по
сравнению с огромным разнообразием цветковых растений. Но роль их в природе
довольно велика. Достаточно сказать, что хвойные леса составляют более трети
Вельвичия удивительная.
всех лесов планеты. Крупнейший лесной массив на свете — российская тайга
(общая площадь — свыше 1,1 млрд. га).
СОСНОВЫЕ
СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ. Одна из самых светолюбивых пород средней полосы — сосна
обыкновенная (Pinus sylvestris). Залитый солнцем бор-беломошник невольно
создаёт у людей праздничное настроение. Беломошником его зовут за седой ковёр
лишайников под деревьями.
Воздух в сосновом лесу почти стерилен: летучие выделения сосен убивают
микробы. Не случайно санатории для лёгочных больных строят в сосновых лесах.
Целебны также сосновая хвоя и почки. Живёт сосна обыкновенная сравнительно
недолго — до 300—500 лет.
Весной пыльца из мужских шишек сосны покрывает жёлтым налётом землю,
листья, поверхность водоёмов. Её охотно поедают рыбы. После оплодотворения
семена зреют целых полтора года.
Всего существует около 100 видов сосен. Мы расскажем только о некоторых из
них.
Сосна.
КЕДРОВАЯ СИБИРСКАЯ СОСНА. Это дерево часто Зовут сибирским кедром. Поэтому
сразу оговоримся — сибирская сосна (Pinus sibirica) прямого отношения к
настоящим кедрам, о которых рассказано ниже, не имеет.
Называют её кедром за красоту, долголетие, большие размеры (до 45 м в
высоту) . Первопроходцы Сибири любое хвойное дерево с ароматной древесиной
называли кедром. Натуралист В. Дмитриев в статье «Сибирский кедр» в 1818 г.
сравнивал настоящие кедры и сибирскую сосну: «Гордитесь, высоты ливанские, своими
кедрами... Но в глазах моих тенистый кедр богатой Сибири не уступит вам в
красотах своих. Какое величество в осанке этого дерева, какая священная тень
в густоте лесов его!»
У обыкновенной сосны хвоинки собраны в пучки по две, а у сибирской — по
пять. Живёт сибирская сосна вдвое дольше обыкновенной — до 800—850 лет. Но
главное отличие — в семенах. У обыкновенной сосны они мелкие, с крылышками, а
семена сибирской — это всем известные коричневые «кедровые орешки».
Остановимся на них подробнее.
Они не только вкусны, но и очень полезны. Масло (которого в них 28%) не
уступает по вкусу лучшим сортам прованского. На нём разводили свои краски
многие знаменитые художники. Его используют в производстве лаков. Есть в орешках
и белки (более 8%), и витамины. Из орехового жмыха делают халву и другие
кондитерские изделия.
Пушнина и кедровые орешки ещё во времена Ивана Грозного стали первыми
предметами российского экспорта. Кстати говоря, одно было связано с другим — в
тайге в годы, обильные орехом, резко возрастала численность соболя. Ведь в
его рационе питания кедровые орешки составляют до 93%. В такие урожайные годы
охотники добывали и самых лучших соболей.
Многие животные прекрасно осведомлены о высоких питательных качествах
кедровых орехов. Белки, бурундуки, медведи — всего до 70 видов зверей и 200
видов птиц лакомятся орехами. При этом особенно велика заслуга перед сибирской
сосной у птицы кедровки. Набрав в подъязычный мешочек до сотни семян,
кедровка прячет их в разные укромные места про запас. О части тайников она
забывает, и семена дают всходы. Так кедровка расселяет сибирскую сосну.
Чтобы вырастить урожай кедровых орехов дереву приходится немало
потрудиться. Более 2 лет (27 месяцев) созревают шишки с семенами. Так что даже в самых
благоприятных условиях из каждых 10 лет — только три урожайных на орех года.
Зато в эти годы можно собрать 200 кг семян с гектара (средний сбор) , 600 кг
(хороший сбор), а в идеальных условиях — целых две тонны.
В XIX в. ежегодный сбор кедрового ореха в России составлял 200 тыс. тонн. В
урожайные годы орехи составляли половину веса всех грузов, привозимых на
знаменитую нижегородскую ярмарку. К середине XX в. сбор орехов снизился в 15—20
раз.
Профессия древолаза-шишкобоя — одна из самых рискованных. Сучья на дереве
начинаются только где-то на высоте четвёртого этажа, а до них надо
карабкаться по голому стволу. Шишки же висят ещё выше — на самой вершине. Здесь
требуются не только сила, ловкость и мужество, но и немалый опыт.
Съедобные семена — не единственное достоинство сибирской сосны. Её
ароматные выделения оздоровляют воздух. В кедровых лесах не роится надоедливый
гнус, не слышно комариного звона. В сундуках и шкафах, сделанных из душистой
древесины этого дерева, не заводится моль, в кедровой посуде долго не скисает
молоко. А пчёлы, наоборот, предпочитают поселяться в кедровых ульях.
Кроме того, кедровая древесина — хороший материал для музыкальных
инструментов. Это некогда обнаружили немецкие торговые фирмы, закупавшие в России
кедровое масло. Они потребовали поставлять им ёмкости с маслом в таре из
кедровых досок. Разбирая эту тару и продавая на заводы музыкальных инструментов,
торговцы значительно увеличивали свой доход.
Наконец, сибирская сосна просто красива. «В ельнике трудиться, в березняке
— веселиться, в кедровнике — Богу молиться», — гласит пословица. Особенно
нарядна сосна в конце весны, когда она «пылит» и её украшают мужские шишки
малинового цвета. Они ярко горят на фоне густой малахитовой хвои.
Корейская кедровая сосна («корейский кедр»), растущая на Дальнем Востоке (в
Хабаровском крае она занимает 44% лесных площадей), как и сибирская, даёт
съедобные семена. Не уступают по вкусу орешкам сибирской сосны и семена
американских кедровых сосен.
ЯНТАРЬ. О происхождении янтаря сложено немало легенд. Чем только он не
предстаёт в них — застывшей морской пеной, жиром каких-то диковинных
обитателей моря... Одна из наиболее известных легенд такова.
Юный сын древнегреческого бога Солнца Гелиоса, Фаэтон, однажды уговорил от-
ца дать ему проехать по небу на своей сияющей золотой колеснице. Но, не
справившись с огнедышащими крылатыми конями, запряжёнными в неё, он сорвался вниз
и погиб. Оплакивают гибель Фаэтона его сестры. Слёзы дочерей бога Солнца
падают в воду и превращаются в кусочки янтаря.
Современные учёные считают, что янтарь — окаменевшая смола древних хвойных
деревьев, когда-то росших на месте нынешних морей. В кусочках янтаря
встречаются замурованные хвоинки, насекомые. Один раз учёные нашли в янтаре целую
ящерку, правда, небольшую (длиной менее 4 см).
Вот как писал о насекомых в янтаре Михаил Ломоносов:
В тополевой тени
гуляя, муравей
В прилипчивой смоле
завяз ногой своей.
Хотя он у людей был
в жизнь свою презренный,
По смерти в янтаре у них
стал драгоценный.
В московском Палеонтологическом музее хранится коллекция из 10 тыс. таких
сбережённых в янтаре насекомых.
С глубокой древности янтарь был излюбленным материалом для изготовления
ювелирных изделий. В Царском Селе под Санкт-Петербургом, в Екатерининском
дворце, российскими мастерами была создана знаменитая Янтарная комната. Из
янтаря в ней было сделано почти всё — настенные мозаики, барельефы, бюсты. К
сожалению, во время Великой Отечественной войны немецкие оккупанты вывезли
Янтарную комнату в Германию, где она бесследно затерялась. Многолетние поиски
её пока не увенчались успехом.
ДОЛГОВЕЧНАЯ СОСНА. В горах на Западе Северной Америки обитает долговечная
сосна (Pinus longaeva). Самая древняя из них (5100 лет) росла на высоте 3 км
на склоне горы Вилер в Неваде (США). Трудно поверить, но это дерево погибло в
1964 г. от руки человека — было спилено для «ботанических исследований». На
самом деле для того, чтобы изучать, например, годичные кольца дерева, совсем
не обязательно его спиливать — достаточно высверлить из ствола тонкий столбик
толщиной с грифель карандаша.
Удивительно выглядят долговечные сосны. Высота их не более 10 м, а толщина
— до 3 м. С первого взгляда на голом стволе часто можно не заметить коры. Как
же это дерево умудряется оставаться живым? Оказывается, с подветренной
стороны по стволу вверх бежит узкая полоска живой коры — она и не даёт сосне
умереть. Самая старая живая сосна (4700 лет) зовётся «Мафусаил». Долговечные
сосны тщательно охраняются.
КЕДРОВЫЙ СТЛАНИК. Кедровым стлаником, или карликовой сосной (Pinus pumila),
Зовут этот кустарник (2—3 м высотой) или деревце (до 5—7 м).
Знаменит стланик тем, что растёт в суровых условиях Крайнего Севера, где
никаких других растений, дающих съедобные орешки, нет. Орешки стланика по
вкусу ничуть не уступают орешкам кедровой сосны, хотя и меньше по размеру. С
гектара порой можно собрать до 200 кг орехов. Другое ценное качество стланика
— жарко горит его древесина, а для коренного населения Восточной Сибири и
Дальнего Востока это часто единственное топливо.
Писатель Варлам Шаламов назвал стланик «самым поэтичным русским деревом».
Вот как он рассказывал о нём: «Стланик мужествен и упрям, как все северные
деревья. Чувствительность его необычайна. Поздняя осень. Пахнет снегом? Нет.
Стланик ещё не ложился. И дни проходят за днями, снега нет, и всё по-
осеннему. .. А стланик гнётся. Гнётся всё ниже и прижимается к земле, растяги-
вая свои изумрудные лапы. Он похож на спрута, одетого в зелёные перья. И вот
уже с белого неба сыплется, как порошок, снег, и стланик погружается в зимнюю
спячку, как медведь.
А в конце зимы люди тщетно ищут признаков весны в природе. И вот среди
снежной бескрайней белизны вдруг встаёт стланик. Он стряхивает снег,
распрямляется, поднимает к небу свою зелёную, обледенелую, чуть рыжеватую хвою. Он
слышит не уловимый нами зов весны и, веря в неё, встаёт раньше всех на
Севере . Зима кончилась».
ЕЛЬ. Бумага, чаще всего производится из еловой древесины — главного сырья
для бумажного производства. Изготавливают из неё также доски, мебель. И мало
кто знает, что ели мы, пожалуй, обязаны скрипичной музыкой. Ни одно дерево не
даёт такой певучей и звонкой древесины. Из ели делали свои замечательные
скрипки самые знаменитые мастера — Страдивари и Амати.
А многим ли известно, что еловая хвоя в 6 раз богаче витамином С, чем
апельсин и лимон? Есть её просто так, конечно, не стоит (в отличие от этих
фруктов), но она служит хорошим сырьём для приготовления витаминных настоев.
Ель прекрасно приспособлена к северным снежным зимам. Под тяжестью снега
зелёные еловые лапы пригибаются, прижимаются к стволу — стряхивают вниз снег
и вновь гордо распрямляются. А ветви лиственных деревьев, если снег выпадет
слишком рано, когда листва ещё не сброшена, ломаются под тяжестью снега.
Есть, впрочем, у ели и некоторые недостатки. Корни её неглубоки, и сильный
ветер выворачивает старые деревья из почвы. «Как вздыбившиеся гигантские
осьминоги громоздятся они в лесу, придавая ему жутковатый облик», — писала
биолог и натуралист Г. Проскурякова.
Весной из желтоватых мужских шишечек ели летит пыльца — её в народе зовут
«цветень». Жёлтым облаком висит она над ельником, а после дождя покрывает
толстым слоем дно оврагов, где натекла дождевая вода. Крылатые семена созре-
Развитие ели.
вают в женских шишках красного цвета.
Всего в природе известно около 40 видов елей, из которых 7 растут в России.
Из них наиболее широко распространена ель сибирская (Picea obovata).
ПИХТА. Сибирская пихта (Abies sibirica) — одна из важных древесных пород,
образующих темнохвойные таёжные леса. Всего известно около 52 видов пихт (в
России встречается 6 видов). Это высокие (до 40 м) деревья с пирамидальной
кроной. Они очень чувствительны к загрязнению воздуха.
Большая часть заготавливаемой пихтовой древесины идёт на производство
бумаги, используется в строительстве. Из древесины кавказской пихты делают
контрабасы. Из живицы — смолистого вещества, которое вытекает из ранок на стволе
пихт, — получают лечебный пихтовый бальзам. Применение этого и других хвойных
бальзамов породило выражение «бальзам на рану». Из хвои и веток пихты
получают искусственную камфору (в отличие от настоящей, которую даёт камфорный
лавр) — лекарство от болезней сердца.
Пихта испанская.
ЛИСТВЕННИЦА. Как вы думаете, какое самое распространённое дерево в
российских лесах? Берёза? Она занимает только около 13% их площади. Ель — и того
меньше: лишь 10%. Сосна? Побольше — 16%. Но лиственница всех опередила —
целых 38%!
Лиственница
Хвоинки у лиственницы мягкие и опадают каждую осень, как листва — отсюда и
название дерева.
А древесина у лиственницы твёрдая, тяжёлая (свежесрубленное дерево даже
тонет) и очень долговечная. Долго не поддаётся гниению в почве и даже воде.
Северяне издавна делали из неё телеграфные столбы, сваи для мостов. До наших
дней сохранилась деревянная башня Якутского острога, сооружённая из
лиственницы в середине XVII в. Всего известно около 20 видов лиственниц.
КЕДР. Кедры — одни из самых древних деревьев в семействе сосновых (около
100 млн. лет). Ныне в природе сохранилось лишь 4 вида кедров: ливанский,
гималайский, атласский (в горах Марокко и Алжира), кипрский. Это мощные,
высокие (до 40 м) деревья, гордость и украшение тех стран, где они растут. Не
случайно ливанский кедр стал национальным символом этой страны и изображён на
флаге Ливана.
Кедровая древесина не только является самым, вероятно, лучшим на свете
строительным материалом (поэтому кедры и вырубали беспощадно), но и обладает
приятным ароматом. Из неё сделаны саркофаги египетских фараонов.
Все перечисленные породы деревьев относятся к крупнейшему в классе хвойных
семейству сосновых. Однако и другие семейства этого класса весьма интересны.
ЖИВИЦА, СМОЛА, СКИПИДАР, КАНИФОЛЬ... Всем знаком стойкий «смолистый» аромат
хвойного леса. Его создают эфирные масла. Древесину хвойных деревьев
пронизывают смоляные ходы, наполненные эфирными маслами и растворённой в них смолой.
Этот раствор называется живицей. Когда ветки хвойных деревьев бросают в
огонь, летучие эфирные масла с треском вырываются из смоляных ходов и ярко
вспыхивают.
Живица образуется в растениях как побочный продукт обмена веществ. Но
природа в ходе эволюции нашла ей множество применений. При ранениях дерева
живица вытекает наружу и, как целебный пластырь, затягивает повреждённое место. В
свежей живице около 35% эфирных масел (их называют скипидаром, или
терпентинным маслом). Через два-три дня после вытекания живицы треть всех
эфирных масел испаряется, распространяя хвойный аромат. Сильный хвойный запах
отпугивает некоторых вредных насекомых, оздоровляет воздух, убивая бактерии.
Поэтому так полезно дышать, например, воздухом соснового бора.
На воздухе живица постепенно высыхает и твердеет. Ещё древние греки умели
I
Кедр ливанский.
получать из неё скипидар. Один из рецептов его получения приводит в своей
книге «Канон врачебной науки» Ибн Сина (Авиценна): куски живицы вываривают в
котлах, над которыми подвешена шерсть, «дабы она увлажнилась от пара». Куски
намокшей шерсти время от времени отжимают, отстаивают выжатую жидкость и
сливают скипидар. Хорошо очищенный сосновый скипидар применяют в медицине, в
частности для растираний. Это прозрачная желтоватая жидкость, жгучая на вкус.
После выпаривания воды и скипидара остаётся твёрдая смола — канифоль.
Канифоль имеет вид хрупких прозрачных кусков желтоватого цвета, без запаха и
горьких на вкус. Своё название она получила по имени греческой колонии
Колофон в Малой Азии, откуда в древности её вывозили в больших количествах.
Применяют канифоль для изготовления лаков, сургуча, в быту — при паяльных
работах. При применении некоторых способов печати канифоль закрепляет оттиснутые
буквы на бумаге и остаётся в строках книги.
Без канифоли не было бы скрипичной музыки — музыканты натирают ею смычки.
Так хвойные сумели дважды послужить скрипачам — для изготовления скрипок и
канифоли.
КИПАРИСОВЫЕ
КИПАРИС. На Кавказе существует легенда о девушке по имени Кипарис,
проводившей жениха в дальнее плавание и каждый вечер ожидавшей его на берегу. Но
жених всё не возвращался, и тогда девушка превратилась в «вечно ждущий»
стройный кипарис, от которого произошли все остальные кипарисы.
Древние греки также связывали кипарис с печалью, трауром и считали его
«деревом всех скорбящих». Он был посвящен владыке подземного мира богу Аиду.
Кипарис сажали на кладбищах, его ветвями украшали дом умершего.
Кипарис.
Человек создал новую породу кипарисов — от кипариса вечнозелёного
(Cupressus sempervirens) с раскидистой кроной произошёл кипарис пирамидальный
с длинной, устремлённой ввысь кроной (высота некоторых таких деревьев — до 52
м). Аллеи из кипарисов украшают многие южные города. В одном итальянском
городе даже принят закон о том, что каждый желающий построить дом должен
посадить кипарис. Есть, к сожалению, и примеры совершенно противоположного
отношения к кипарису со стороны человека. В 50-х гг. XX в. в СССР стали в
массовом порядке вырубать кипарис и уничтожили 75 тыс. взрослых деревьев. Причина
была самая нелепая3: это дерево, прекрасно оздоровляющее воздух, обвинили в
«распространении туберкулёза».
МОЖЖЕВЕЛЬНИК. В северных лесах можно встретить стройные деревья, похожие на
кипарис. Но это не кипарис, а его близкий сородич из того же семейства —
можжевельник обыкновенный (Juniperus communis). Можжевельник ниже ростом, чем
его южный собрат, — до 10—12 м. Хотя на севере Норвегии учёные находили
экземпляры высотой до 17 метров, а диаметр ствола на высоте человеческого роста
у них достигал 20 и более сантиметров. Доживает он до 600 лет, но растёт
очень медленно. Всего известно около 60 видов можжевельников.
Шишки можжевельника зреют целых два года. Впрочем, шишками их называть не
совсем удобно — ведь они покрыты синеватой с сизым восковым налётом мякотью.
На вкус она сочная, ароматная и сладкая с лёгким пряным привкусом смолы. В
народе эти шишки зовут «можжевёловыми ягодами». А ботаники дали таким шишкам
компромиссное название — «шишкоягоды». В зимнее время вокруг зарослей
можжевельника всегда вьются стайки птиц. Обильные урожаи шишкоягод бывают раз в 3—
4 года. Настои из них используются для повышения аппетита, приготовления
известной можжевёловой водки — джина. С древних времён можжевёловые ягоды
служат приправой к жаркому из дичи.
Можжевельник выделяет в 6 раз больше ароматных веществ, убивающих бактерии,
чем, например, сосна. В местах его произрастания воздух чистый и здоровый.
Индейцы Северной Америки поселяли в можжевёловых зарослях больных
туберкулёзом. В России во время эпидемий дымом от его горящих ветвей крестьяне
окуривали избы. Натирая пол и стены в домах его шишкоягодами, избавлялись от
паразитов .
Вера в охраняющую силу можжевельника была очень сильна, так что клубы его
пахучего дыма направляли вслед уходящим врагам (чтобы больше не
возвращались) , а ветками выгоняли скот на пастбище (чтобы защитить скотину от
болезней) . Таинственной казалась и связь числа «три» с можжевельником (семена в
шишкоягодах, хвоинки в пучках собраны по три).
И, наконец, помимо всего прочего, можжевельник очень красив. Художник Илья
Репин высадил в своём имении «Пенаты» аллею из «северного кипариса»,
сохранившуюся до сих пор. Красива и душистая древесина можжевельника, идущая на
разнообразные поделки и изготовление фанеры.
Среднеазиатские горные можжевельники зовутся в этих странах арчой. Это,
пожалуй, единственные деревья, которые могут жить в сухих горах, где перепад
температур — от +40° С летом до -40° С зимой. В таких суровых условиях растёт
арча чрезвычайно медленно (в первые 50 лет — до полутора метров), и часто
лилипут, уцепившийся корнями за склон, оказывается столетним деревом.
«Что ни дерево, то чудо! Одни деревья стройные и прямые, как в мачтовом
лесу, другие фантастически скручены и перевиты, будто клубки гигантских змей.
Листочки у арчи чешуевидны, как у кипариса. Если рассмотреть их
повнимательней, можно увидеть незатейливый рисунок из ромбиков и точек. Уж не отсюда ли
берёт начало знаменитый и самый распространённый во всей Средней Азии
орнамент?» — пишет биолог В. Шевченко.
Ароматный воздух арчовников (зарослей арчи) целебен для лёгочных больных.
Арчовники играют очень большую роль в природе гористых районов, где они
растут . Удерживая корнями почву и камни, они предотвращают сели (грязевые потоки
с гор) и горные обвалы. Не случайно там, где арчовники были вырублены, резко
участились катастрофические сели и лавины.
3 На самом деле, невинное Замечание Н.С. Хрущева, проезжавшего мимо кипарисовой рощи, что
ему эти кипарисы не нравятся, было воспринято чиновниками как руководство к действию.
Вырубка была остановлена самим Хрущевым, случайно узнавшим об этом.
ТИСС. Помните разговор героев «Приключений Тома Сойера» Марка Твена, когда
Том рассказывает Геку Финну о легендарном английском разбойнике Робине Гуде?
«Он попадал из своего тиссового лука в десятицентовую монету за полторы
мили», — говорит Том. «А что это такое — тиссовый лук? » — спрашивает Гек. «Не
Знаю, — отвечает Том. — Какой-нибудь лук».
Герои этого произведения ничего не слышали о тиссе ягодном (Taxus baccata)
— дереве из семейства тиссовых (в которое входит около 10 видов). Из
древесины тисса, по преданию, и вырезал себе лук Робин Гуд. В начале средневековья
тиссовые леса росли на обширных пространствах почти по всей Европе, в том
числе в Средиземноморье. Тиссовые обитали здесь десятки миллионов лет — с тех
далёких времён, когда по Земле ещё бродили динозавры. Уцелев в бесчисленных
геологических катаклизмах и пережив изменения климата, тиссовые леса были
почти истреблены руками человека.
Древесина у тисса необыкновенная. В народе тисе зовут «негниючкой» или
«негной-деревом» . Ни на воздухе, ни в воде тиссовая древесина не гниёт,
сохраняется веками. Поэтому её использовали для строительства плотин, водяных
мельниц, кораблей ит. д. Её прочность заставляет вспомнить железо. Из неё делали
лемехи плугов, гвозди, стрелы, луки, копья, даже пушечные ядра. Древние
римляне иногда называли копьё «тиссом» (как мы можем назвать холодное оружие
«сталью» или «металлом»). Наконец, трудно найти древесину, по красоте равную
тиссовой. Окрашенная в различные оттенки красного и розового цветов, она
вместе с древесиной некоторых других пород зовётся «красным деревом». Издавна
она очень дорого ценилась и шла на изготовление дорогой мебели, фанеры,
шкатулок .
На беду этого дерева тиссовые леса очень долго затягивали нанесённые
человеком раны. Тисе растёт медленно: так, высота 1200-летнего дерева близ горы
Ай-Петри — всего 10 м. На месте вырубленных тиссовых лесов нередко
разрастались сосны и ели, навсегда вытесняя благородное дерево. Память о тиссе
сохранялась только в географических названиях — таких, как Тисовец и Тисовник в
Словакии, река Тиса в Венгрии.
Можжевельник (слева)
и тисе.
Древесина тисса ядовита, об этом писал ещё Юлий Цезарь. Садовники,
подстригающие изгороди из тисса, должны работать с большими перерывами, иначе уже
через полчаса у них начинает кружиться и болеть голова, возникает тошнота.
Тем не менее живые изгороди из тисса — не редкость. В Великобритании одна
такая изгородь, посаженная в 1720 г., имеет длину 155 м, а высота её — 11 м.
Стрижка этой изгороди занимает у десяти человек два рабочих дня. Некоторые
легенды рассказывают о том, что человек, выпивший вина из тиссового кубка,
вскоре умирал. Но это, конечно, преувеличение.
Семечко чёрного цвета (кстати, тоже ядовитое) у тисса ягодного заключено в
ярко-красную мякоть. Мякоть съедобна и имеет приятный сладкий вкус. Шишкояго-
ду с семенем склёвывают птицы. В их кишечнике всхожесть семян тисса сильно
повышается (просто упавшие в землю, они прорастают редко). Летая по лесу,
птицы разносят семена тисса.
СЕКВОЙИ. К семейству таксодиевых относятся секвойи — самые гигантские
растения, населяющие ныне нашу планету. Самое массивное дерево на свете —
секвойя гигантская, или мамонтово дерево (Seqouiadendron giganteum), растущее в
национальном парке секвой в Калифорнии (США), получило прозвище «Генерал Шер-
ман». Обхват ствола — свыше 25 м, а высота — 83 м. Вес дерева — 2500 тонн.
Однако по толщине ствола секвойя уступила первое место другому
представителю того же семейства — мексиканскому болотному кипарису (Taxodium
mucronatum). Обхват ствола одного из таких деревьев на высоте человеческого
роста — 35,8 м.
Своё название секвойи получили в честь индейского вождя Секвойи из племени
чероки, создавшего в начале XIX в. алфавит для своего народа. А мамонтовым
деревом один из видов секвой зовут за сходство кривых сучьев с бивнями
мамонта .
У секвой превосходная древесина красного цвета, которая высоко ценится в
столярном деле. Она почти не подвержена действию огня. И вот какую
удивительную вещь выяснили учёные, изучая жизнь секвой. Оказывается, секвойя не только
приспособлена к тому, чтобы выживать, перенося периодические лесные пожары,
но и прямо-таки нуждается в них. Без них секвойи не дожили бы до нашего
времени.
Дело в том, что секвойя любит солнце, и её молодые деревца не могут выжить
в густой еловой поросли у подножия взрослых деревьев. Кроме того, семенам
секвойи трудно прорасти сквозь толстый слой опавшей хвои и листьев. Пожар, не
причиняя большого вреда лесным гигантам, выжигает подлесок и лежащую на земле
хвою.
С 1889 г. , когда в крупной роще секвой в Марипосе (Калифорния) последний
раз бушевал пожар, эти деревья были взяты человеком под охрану. Естественно,
были приняты и противопожарные меры. Тем самым помимо желания людей природное
равновесие было изменено в пользу елей и сосен. (Ещё одно свидетельство того,
что природу нельзя охранять без глубокого её знания, укрыв её «стеклянным
колпаком».) Новые молодые деревца — сеянцы секвой — почти перестали
появляться .
Руководители национального парка поставили себя в трудное положение: ведь
если раньше пожары вспыхивали каждые 10—20 лет, сжигая не особенно высокие
деревья, то теперь, после большого промежутка, горящие столетние сосны и ели
могут нанести гораздо больший ущерб секвойям. Но, видимо, проведение плановых
пожаров для секвой всё-таки является меньшим злом, чем полное их отсутствие.
К тому же семейству таксодиевых, что и секвойи, относится «живое
ископаемое», своеобразный «динозавр растительного мира» — китайская метасеквойя.
Долгое время ботаники считали её вымершей, но в 1941 г. она неожиданно была
обнаружена растущей в Китае.
Китайская метасеквойя.
ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ
К отделу цветковых относится 3/4 видов современных растений. Семена, как мы
знаем, есть уже у голосеменных, а у цветковых впервые появляются цветок и
плод (см. ст. «Органы высших растений»).
Цветковые включают два класса — двудольные и однодольные. Зародыш
двудольных имеет две (изредка больше) семядоли — первые листочки, развивающиеся в
семени. (Все, вероятно, видели, как распадается пополам, точно разрезанное
лезвием, семя гороха, у которого питательные вещества заключены в семядолях.
) . У однодольных — одна семядоля. (Заметим, кстати, что у голосеменных может
быть от 2 до 15 семядолей.)
Как правило, однодольное растение от двудольного легко отличить с первого
же взгляда. Большая часть однодольных — травы (исключения — пальмы, драцены и
некоторые другие), потому что их стебель, как правило, не может утолщаться.
Жилки на листе у однодольных расположены дугами или параллельно, а у
двудольных образуют сетчатый рисунок. У двудольных есть стержневой корень, а у
однодольных имеется пучок равноценных корней (мочковатая корневая система).
Теперь взглянем на цветок растения, пересчитаем его части — лепестки,
чашелистики, тычинки. Если получились числа, кратные 3 — растение однодольное, а
если кратные 5 — двудольное.
Впрочем, из любого правила есть исключения (например, вопреки общему
правилу у подорожника жилкование дуговое, а у вороньего глаза — сетчатое). Так что
судить лучше сразу по многим признакам.
Однодольных растений в 4 раза меньше, чем двудольных, от которых они
произошли. Но и однодольные весьма разнообразны: от крошечной ряски до
величественных финиковых пальм.
ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ
ВИКТОРИЯ. Царственная виктория (Victoria regia) названа так в 1837 г. в
честь английской королевы Виктории. Растение открыл в 1800 г. немецкий
ботаник Генке в глухих амазонских джунглях. «Силы небесные, что это?» —
воскликнул он, увидев викторию.
Её листья в поперечнике до 2 м, а цветки — до 35 см. Они выдерживают вес до
80 килограммов! Одно растение может покрыть своими листьями до 400 кв. м
воды, а заросли виктории порой простираются на целые километры. Распускается
цветок виктории белоснежным, на второй день он розовый, на третий —
малиновый .
ЛОТОС. Индийская легенда гласит, что сразу после рождения Будда
самостоятельно сделал семь шагов. Там, где ступала ножка младенца, распускались
цветки лотоса. В индуизме бог-творец Брахма всегда изображается на фоне
священного лотоса.
Лотос служил не только предметом поклонения, но и пищей. Семена и богатые
крахмалом корневища лотоса перемалывали в муку и пекли из неё лепёшки. В
голодные годы лотос спасал от смерти многих людей. И сейчас его разводят в
Китае и Индии. Крупные (до 30 см) ярко-розовые цветки лотоса распускаются на
рассвете, а к вечеру бледнеют. Соплодие похоже на насадку душа, в каждой из
«дырочек» которой — плодик-орешек. Созрев, оно отламывается и плавает, пока
не сгниёт, после чего орешки упадут на дно. Листья лотосов покрыты восковым
налётом, и капли воды скатываются с них, как ртуть со стекла. До сих пор речь
шла об индийском, или орехоносном, лотосе (Nelumbo nucifera). В дельте Волги
его заросли занимают около 60 га. А всего в семействе лотосов 2 вида; второй
— африканский жёлтый лотос.
КУВШИНКИ. У кувшинок листья не возвышаются над водой, как у лотосов, а
плавают по её поверхности. В России белую кувшинку (Nymphaea alba) звали водяной
розой или белой лилией. Её цветки раскрываются утром, а вечером закрываются и
«прячутся» под воду. Жёлтая кувшинка, или кубышка, очень похожа на белую.
Знаменитый нильский белый лотос (Nimfaea lotos) на самом деле относится к
семейству кувшинковых. Древние египтяне верили, что из него в зарослях Нила
родился бог солнца Ра. Иероглиф, изображавший лотос, читался как «счастье».
Колонны пирамиды Джосера воспроизводят форму стеблей священного цветка.
Небольшой объём статьи не позволяет нам подробно остановиться на многих
водных растениях. Отдельного рассказа заслуживает, например, стрелолист,
знаменитый тем, что его листья под водой, на её поверхности и над водой
совершенно различны по форме. В своё время Ламарк ссылался на это растение,
приводя аргументы в пользу прямого приспособления организма к окружающей среде.
Особым уважением пользуются водные растения у аквариумистов.
Поэтому описание их закончим рассказом Джералда Даррелла об обустройстве им
одного аквариума: «Я трудился над этим гигантским аквариумом как одержимый. Я
нагромоздил пологие дюны из песка и мощные скалы из прекрасного гранита. В
долинах среди гранитных скал я раскинул леса валлиснерий и ещё более нежных и
пушистых водорослей. А по поверхности пустил маленькие белые цветы, которые
плавали в воде, как крошечные белые кувшинки. Когда же я снова пустил в
аквариум сверкающих алых меченосцев, блестящих чёрных моллинезий, серебряных
молоточков и горящих, как праздничная иллюминация, неоновых тетрисов, и
взглянул со стороны на дело рук своих, должен признаться, я был глубоко потрясён
собственной гениальностью».
Жёлтая кувшинка.
РЯСКИ. Водную гладь прудов часто затягивает ковёр ряски, «лягушачьей
дерюжки» , как зовут её в народе. В семействе рясок — самое маленькое цветковое
растение (длина его 0,6 мм), австралийская вольфия бескорневая. 6 тыс. воль-
фий весят всего 1 г. Дважды в сутки вольфия отпочковывает новое растеньице.
Заросли её похожи на плавающую крупу. Чистой воде ряска предпочитает слегка
загрязнённую и прекрасно очищает её. Её охотно едят утки и гуси. Годится она
и для салата со сметаной, напоминая по вкусу обычный листовой салат.
ВОДЯНОЙ ОРЕХ. В прудах и озёрах можно встретить розетки листьев,
напоминающих берёзовые. Это чилим, или водяной орех (его ещё зовут рогатым орехом,
чёртовым орехом), из семейства водноореховых. Жителей Астрахани за
пристрастие к его вкусным плодам даже прозвали чилимниками. С гектара зарослей этого
растения можно было собрать 3—5 т орехов. Но сейчас чилим почти повсюду
истребили .
«ВОДЯНАЯ ЧУМА». Так прозвали элодею (это романтическое слово означает по-
гречески «болотный»). В 30-х гг. XIX в. одно-единственное женское растение
случайно завезли в Англию из Канады. Вскоре его потомки, расселяясь обрывками
побегов, заполонили все водоёмы Европы. Его густые заросли мешали рыболовству
и даже движению барж. В конце концов, правда, наступление элодеи прекратилось
(возможно, отыскались естественные враги этого растения).
ДЕКОРАТИВНЫЕ РАСТЕНИЯ
Люди разводят декоративные растения почти так же давно, как и пищевые.
Человек не только брал у природы готовые формы, но и создавал новые, до того
невиданные. Иногда — особыми способами выращивания. Так, японцы начиная с XIV
в. с помощью подрезки (техника бонсай) выращивают миниатюрные деревья.
Вековые дубы высотой 20 см — уменьшенные копии лесных великанов!
Но чаще новые формы создавались с помощью искусственного отбора. Цветки
разных сортов садовых ирисов имеют более 300 оттенков окраски, от белой и
красной до голубой. Настоящая живая радуга! (А «ирис» по-гречески, кстати, и
означает «радуга».)
Взявшись в начале XIX в. за дикую трёхцветную фиалку, английские садоводы
уже к 1835 г. вывели более 400 сортов анютиных глазок. Сегодня, пожалуй, нет
такого цвета, от чёрного до белого, и такого сочетания цветов, которого не
было бы в окраске того или иного сорта этих цветов. Есть и исполинские
анютины глазки с цветками диаметром до 10 см.
Анютины глазки.
О судьбе многих декоративных растений можно написать целые увлекательные
повести. Возьмём, например, тюльпан. Родом он из пустынь Средней Азии, где
его за форму цветка прозвали «тюрбаном» (отсюда и его европейское название).
Именно здесь, спасаясь от поедания сусликами, луковицы тюльпана приобрели
упорную «привычку» с каждым годом уходить всё глубже в землю, так что
садоводам приходится зарывать под них проволочную сетку.
В арабских сказках «Тысяча и одна ночь» тюльпан говорит горящему очагу: «Я
горю, но не сгораю!», а кубку со старым вином — «Я опьяняю, не касаясь губ!»
Можно сказать, что безобидный цветок сумел «опьянить» народ целой страны —
Голландии, когда его Завезли туда из Турции.
С 1634 г. цены на луковицы тюльпанов в Голландии начали стремительно расти.
Немецкий исследователь П. Мартин писал: «Голландия, казалось, сорвалась с
цепи. За одну луковицу можно было получить 2500 гульденов. За эту цену по тем
временам можно было купить два воза пшеницы, четыре воза сена, четырёх
откормленных лошадей, столько же откормленных свиней, дюжину взрослых овец,
четыре бочки пива, две бочки сливочного масла, 500 кг сыра, кровать, связку
платьев и серебряный кубок, что документально подтверждено в ходе тогдашней
биржевой операции».
ДЕКОРАТИВНЫЕ РАСТЕНИЯ: 1. Анемоны. 2. Бегония. 3.
Хризантемы . 4. Гладиолусы. 5. Тюльпаны. 6. Флоксы.
В редкие сорта тюльпанов вкладывали деньги не только купцы и дворяне.
Крестьяне, слуги, трубочисты, мелочные торговки, все бедняки объединялись в
клубы, чтобы купить заветные луковицы. Их взвешивали на аптекарских весах особые
торговцы.
Цветок Голландии, я — молодой тюльпан.
И так красив, что даст фламандский скряга
За пару луковиц весь блеск архипелага,
Всю Яву, если свеж и горделив мой стан.
(Теофиль Готье)
Голландцы рассказывали друг другу забавные истории о рассеянных поварах,
перепутавших корзины с луком и драгоценнейшими тюльпанными луковицами и
загубивших их на жаркое.
И вот внезапно всё кончилось. Не удалась какая-то сделка, обещавшая быть
весьма выгодной, и курс тюльпанов покачнулся, а потом начал прямо-таки
обвально падать. Луковицы, за которые ещё вчера люди готовы были отдать дом и
всё имущество, теперь можно было покупать целыми возами. И всё равно
Голландия осталась «страной тюльпанов». К настоящему времени их выведено около 4
тыс. сортов. Можно представить себе, с какой злостью прогоревшие на тюльпанах
перекупщики первое время глядели на красивые цветочные клумбы! Александр
Дюма-отец написал о «тюльпанной лихорадке» роман «Чёрный тюльпан».
ХРИЗАНТЕМА. У некоторых народов декоративные растения стали настоящими
национальными символами. К примеру, трон японского императора с VIII в. зовётся
«хризантемовым». Золотистая хризантема — символ солнца, от которого, согласно
легенде, произошёл японский народ. Она украшает государственный герб и печать
Японии, и долгое время смерть грозила любому, кроме императора, кто посмел бы
носить одежду из ткани, разукрашенной изображениями священного цветка.
В сентябре в Японии отмечается праздник осеннего цветения хризантем. Люди
украшают этими цветами жилища и храмы, слушают на улицах певцов и музыкантов.
Морис Метерлинк сравнивал эти цветы с ежами, ананасами, потоками масла и
молока, дождём из серы и огня, градом трепещущих искр. Сейчас существует более
10 тыс. сортов хризантем.
«ЦВЕТОК ГОРОДСКОЙ БЕДНОТЫ». Ботаник Ганс Молиш так писал о комнатных
растениях: «В зимнее время, когда снаружи всё будет в снегу и во льду, мы будем
среди зимы создавать себе в комнате весну и лето». Но значение комнатных
растений не исчерпывается тем, что они украшают наши жилища. Например, садовая
герань, или пеларгония, издавна считалась в Европе цветком городской бедноты.
Выделяя ароматные вещества, она оздоровляла сырой и нездоровый воздух в
жилищах городских ремесленников, снимала усталость, улучшала сон. За это садовую
герань и любили, веря в её целебную силу.
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ И
ЯДОВИТЫЕ РАСТЕНИЯ
Издавна люди подмечали у некоторых растений лечебные свойства. Правда, было
неизвестно, с чем они связаны, и объясняли их магией (потому-то знатоков
лечебных трав и сжигали на кострах в средние века как ведьм и колдунов) . Для
собирания трав ждали особого расположения звёзд, постились, купались перед
этим в росе, читали заклинания.
Человеку было известно и то, что некоторые растения ядовиты. С незапамятных
времён туземцы Южной Америки смазывали свои стрелы и копья кураре (стрельным
ядом) . Его получали из растений семейства логаниевых, содержащих стрихнин.
Наиболее известный представитель этого семейства — чилибуха (рвотный орех),
растущая в тропической Азии. Попадая в кровь, стрихнин вызывает паралич
спинного мозга и смерть. Европейцы называли кураре «беззвучной смертью». Одна
отравленная стрела могла убить ягуара. Сейчас кураре применяется для того,
чтобы лишить подопытных животных возможности двигаться.
Но самое удивительное заключалось в том, что одни и те же растения могли
быть и лекарственными, и ядовитыми в зависимости от способа применения и
дозы. К примеру, наперстянки, известные своими яркими (жёлтыми, пурпурными)
цветками в форме напёрстков, ядовиты, но из них получают хорошие сердечные
средства.
Из олеандра получают аналогичные лекарства (кстати, это ещё и комнатное
растение). Между тем сок этого растения очень ядовит. Когда-то в Италии не-
Герань.
сколько французских солдат изжарили мясо на вертелах из олеандра. Из 12
участников этого обеда 8 умерли от отравления. Между прочим, хищная птица осоед,
украшая зелёными ветвями олеандра своё гнездо, таким образом очищает его от
микробов и насекомых.
А что можно сказать о таких растениях, как, например, южноамериканский
кокаиновый куст? Получаемый из него алкалоид (кокаин) — обезболивающее
средство, но, кроме того, и опасный наркотик.
Поневоле хочется согласиться с мнением Парацельса: «Одна только доза делает
вещество ядом и лекарством».
ВАЛЕРИАНА. Целебные или ядовитые вещества растений могут совершенно по-
разному действовать на разных животных. Это прекрасно показывает пример
валерианы лекарственной. Для человека валериановая настойка, как известно, —
успокаивающее средство. А для кошек — возбуждающее. Не случайно валериану зовут
кошачьим корнем и мяуном! Читавшие «Приключения Тома Сойера» Марка Твена,
вероятно, помнят эпизод, когда Том угостил кота Питера валериановыми каплями:
«Питер подскочил на два метра кверху, испустил дикий вопль и заметался по
комнате, налетая на мебель, опрокидывая горшки с цветами и поднимая
невообразимый шум. Потом он заплясал посреди комнаты в бешеном веселье, склонив
голову к плечу и воем выражая неукротимую радость. Потом он помчался по всему
дому, сея на своём пути хаос и разрушение».
АНЧАР. Анчар мы знаем благодаря стихотворению Александра Пушкина:
В пустыне чахлой и скупой,
На почве, зноем раскаленной,
Анчар, как грозный часовой,
Стоит — один во всей вселенной.
Природа жаждущих степей
Его в день гнева породила,
И зелень мёртвую ветвей
И корни ядом напоила.
Яд каплет сквозь его кору,
К полудню растопясь от зною,
И застывает ввечеру
Густой прозрачною смолою.
К нему и птица не летит,
И тигр нейдёт: лишь вихорь чёрный
На древо смерти набежит —
И мчится прочь, уже тлетворный.
Впечатляющая картина, не правда ли? Но с точки зрения ботаники это описание
анчара ядовитого не совсем точно. Растёт он в Южной Азии и вместе с
шелковицей и инжиром принадлежит к семейству тутовых. Млечный сок его действительно
ядовит, и жители Явы даже отравляли им свои стрелы. Но даже и этот млечный
сок не смертелен. А все остальные части растения просто безвредны. И конечно,
птицы могут спокойно сидеть на его ветвях, не боясь быть отравленными.
В ЧЁМ ЦЕЛЕБНАЯ СИЛА РАСТЕНИЯ?. «Отец медицины» Гиппократ считал, что
целебная сила лекарственного растения заключена в неповторимой смеси его живых
соков. Гален, напротив, стал кипятить или настаивать растения с водой или
вином, получая «галеновы препараты» и выделяя «целебное начало».
Парацельс считал, что «целебное начало» — это особое химическое вещество, и
врач должен очистить его. Но открыли такие вещества лишь в начале XIX в.,
когда в растениях были впервые обнаружены вещества со щелочными свойствами —
алкалоиды (что значит «подобные щелочам»): кофеин и стрихнин (1819 г.), хинин
(1821 г.) и др. Все они оказывали сильное действие на организм человека (хотя
алкалоиды — не единственные такие вещества у растений). Открытие алкалоидов
по значимости его для ботаники сравнивали с открытием железа человеком.
ТЕРИАК. В древности териак считался противоядием от любого отравления, а
также панацеей от всех болезней. Есть легенда, что в I в. до н. э. царь Понта
Митридат, боясь отравления, каждый день употреблял териак. Когда Митридат был
побеждён римлянами, он не смог покончить жизнь самоубийством с помощью яда,
так как никакой яд на него не действовал, и вынужден был заколоться. Основу
териака составляло змеиное мясо, а всего число его составных частей достигало
сотни. Все эти части перетирались в кашку и смешивались с мёдом. Проделыва-
лось это порой торжественно, при большом стечении публики. Но к началу XX в.
териак был постепенно забыт и стал достоянием истории.
ПРЯНОСТИ
Писатель Стефан Цвейг в повести «Магеллан» так рассказывал о роли пряностей
в истории человечества:
«Вплоть до позднего средневековья пища северян была невообразимо пресна и
безвкусна. Но удивительное дело: стоит только в самое незатейливое блюдо
подбавить одно-единственное зёрнышко индийских пряностей — крохотную щепотку
перца, сухого мускатного цвета, самую малость имбиря или корицы, — и во рту
немедленно возникает своеобразное приятное раздражение. Между ярко выраженным
мажором и минором кислого и сладкого, острого и пресного начинают вибрировать
очаровательные гастрономические обертоны и промежуточные звучания. Вскоре ещё
не изощрённые, варварские вкусовые нервы средневековых людей начинают всё
более жадно требовать этих новых возбуждающих веществ. Кушанье считается хорошо
приготовленным, только когда оно донельзя переперчено, до отказа едко и
остро ; даже в пиво кладут имбирь, а вино так приправляют толчёными специями, что
каждый глоток огнём горит в гортани.
Ни один товар не пользовался таким спросом, как пряности: казалось, аромат
этих восточных цветов незримым волшебством околдовал души европейцев. Имбирь,
корицу, хинную корку и камфору взвешивали на ювелирных и аптекарских весах,
наглухо закрывая при этом двери и окна, чтобы сквозняком не сдуло драгоценную
пылинку».
Самые экзотические и наиболее ценимые гурманами пряности собирали в
тропических странах. Здесь их издавна добавляли в пищу: первые упоминания о
пряностях найдены в древних восточных рукописях III тыс. до н. э. За многими
островами Юго-Восточной Азии и Океании надолго закрепилось название «острова
пряностей».
Стремление найти новые, более короткие пути в эти страны побудило испанцев
и португальцев организовать несколько дорогостоящих морских экспедиций (в том
числе экспедицию Христофора Колумба), совершивших великие географические
открытия. Когда один индийский правитель спросил Васко да Гаму, зачем тот
пожаловал в Индию, португальский мореплаватель отвечал: «Распространить
христианство и получить пряности».
Остановимся коротко на некоторых из наиболее известных пряностей. (В других
статьях вы можете прочесть ещё о ряде пряностей — о лавре и корице (см. ст.
«Лавровые»), тмине и кориандре (см. ст. «Зонтичные»), горчице (см. ст.
«Крестоцветные») и др.)
ЧЁРНЫЙ ПЕРЕЦ. Общеизвестно, что перец бывает красный и чёрный. Это не
просто два сорта. Порошок красного перца получают из плодов растения,
относящегося к семейству паслёновых — перца стручкового (см. ст. «Паслёновые»). Чёр-
ный перец — плоды совсем другого растения, которое так и называется — перец
чёрный (Piper nigrum), из семейства перцевых.
В средние века перец считался «королём пряностей». В подтверждение этого
процитируем ещё раз Цвейга: «В начале второго тысячелетия нашей эры тот самый
перец, что теперь стоит на столиках любого ресторана, перец, который сыплют
небрежно, как песок, сосчитывался по зёрнышкам и расценивался едва ли не на
вес серебра. Многие города и государства расплачивались им, как благородным
металлом, за перец можно было приобретать земельные участки, перцем
выплачивать приданое, покупать за перец права гражданства. Многие государи и города
исчисляли взимаемые ими пошлины на вес перца, а если в средние века хотели
сказать, что кто-либо неимоверно богат, его в насмешку обзывали "мешком
перца"» .
Родина чёрного перца — Индия. Здесь он растёт в диком виде и не одну тысячу
лет выращивается человеком. Чёрный перец — тропическая лиана с мелкими
желтовато-белыми цветками в длинных (до 20 см) серёжках-соцветиях наподобие
берёзовых. Плоды — сочные костянки с горошину величиной, сначала зелёные, потом
жёлтые и, наконец, красные.
Плоды собирают недозрелыми и сушат на солнце. При этом мякоть сморщивается
и чернеет. Если высушить спелые плоды, получится «белый перец» сероватого
цвета — вкус у него менее острый. Готовую пряность можно класть в суп, не
размельчая («горошком»), а можно размолоть в порошок. Жгучий вкус перцу
придаёт алкалоид пиперин, а особый запах — эфирные масла. Есть в плодах и
витамин С.
Производство этой пряности требует тяжёлого ручного труда. Много времени
занимает уборка урожая. Плоды срываются вручную. Сборщики пользуются
трёхногими бамбуковыми лестницами, ведь длина лиан — до 4—5 м (а иногда — все 12) .
Перебранные плоды раскладывают сушиться на ровных площадках. Часто
асфальтированная дорога бывает почти вся занята разложенным перцем, а транспорту
приходится двигаться по узкой полоске. За неделю сушки (если не пройдёт
дождь) плоды усохнут на 70% веса. Теперь на ветру отвеивается мусор, и гото-
Чёрный перец.
вая пряность упаковывается в джутовые мешки.
ГВОЗДИКА. К цветкам гвоздики, которые всем хорошо известны, пряность
гвоздика не имеет никакого отношения. Пряность — это высушенные цветочные бутоны
гвоздичного дерева (Eugenia caryophyllata) из тропического семейства
миртовых , к которому принадлежат также эвкалипты и фейхоа. Своё имя пряность
получила потому, что эти бутоны похожи на гвозди длиной чуть более 1 см.
Родина гвоздичного дерева — Молуккские острова (Индонезия). Местные племена
издавна использовали гвоздику как пряность и лекарство от зубной боли.
Древний китайский этикет предписывал перед обращением с речью к императору
непременно пожевать гвоздику. Обнаружены мумии древних египтян с ожерельями из
бутонов гвоздичного дерева. В Европу гвоздику стали завозить в начале
средневековья .
Долгое время гвоздику собирали только на её родине. Португальцы, а затем
голландцы, которые владели Молуккскими островами, запрещали вывозить семена
гвоздичного дерева под страхом смертной казни. Но в 1770 г. французам удалось
выкрасть семена и вырастить гвоздичное дерево в своих колониях. Сейчас его
выращивают во многих тропических странах. Особенно большие плантации
гвоздичного дерева на острове Занзибар (Танзания) у берегов Африки.
Ароматная гвоздика, как и другие пряности, помогает пищеварению, и её
кладут в кондитерские изделия, добавляют к овощам, грибам, рыбе при их
мариновании .
Нераспустившиеся цветки собирают с гвоздичного дерева вручную: с каждого
дерева от 4 до 10 кг бутонов в год. Сушат их на солнце, при сушке они буреют.
При длительном хранении аромат теряется. Существует любопытный способ
определения качества гвоздики. Если бутоны, брошенные в воду, тонут или плавают
«стоя», пряность хорошая. Если же плавают «лёжа», гвоздику можно выбрасывать
— она утратила аромат.
ШАФРАН. Некогда шафран ценился в 15 раз дороже чёрного перца. В Германии в
XIV—XVI вв. за подделку шафрана виновников казнили, сжигая на костре или
закапывая в могилах живьём.
Многие цветоводы-любители не подозревают, что шафран — это другое название
красивых цветов, распускающихся ранней весной — крокусов из семейства
ирисовых. Некоторые виды шафрана образуют порой сплошной ковёр, где на каждом
квадратном метре по 70—90 цветов.
Пряность — это высушенные рыльца пестиков одного из растений рода крокусов,
шафрана посевного (Crocus sativus). Посреди венчика из шести лиловых
лепестков «якорьком» торчат три крупных ярко-оранжевых рыльца (чуть более 3 см
длиной) . В них содержится красящее вещество (кроцин) пряно-горьковатого вкуса.
Слово «шафран» по-арабски значит «жёлтый».
Шафран используют двояко: как пряность и как краситель. Ещё финикийцы
красили шафраном ткани в жёлтый цвет. Эти ткани славились на всём Древнем
Востоке наравне с другой знаменитой финикийской тканью — пурпуром. Пище шафран
придаёт не только аромат, но и золотистый цвет. Как безвредный краситель и
пряность его добавляют в сыры, колбасы, масла, кондитерские изделия.
Каждый цветок бывает раскрыт не более двух дней. За это время он должен
быть сорван. В тот же день из него выщипывают рыльца, которые немедленно
сушат . Работа эта очень нелёгкая, кропотливая и требует большого числа рабочих-
сборщиков .
Можно представить себе, из скольких цветков надо выщипать или выстричь
вручную рыльца, чтобы получить всего 1 кг готовой пряности. Впрочем, это
известно довольно точно: из 150—200 тыс. цветков!
С гектара собирают 4—5 кг сухих рылец шафрана. Из-за трудоёмкости сбора це-
на шафрана была всегда весьма высокой.
Крокус Гейфеля, близкий родственник Шафрана посевного.
МУСКАТНЫЙ ОРЕХ. На тех же Молуккских островах в Индонезии растёт мускатное
дерево — мускатник душистый (Myristica fragrans) из семейства мускатниковых.
Только здесь у морских побережий оно и встречается в диком виде.
На деревьях созревают ярко-оранжевые, похожие на абрикосы плоды мускатника.
Внутри них тёмно-бурое семя с тонким ароматом и жгучим вкусом. Это и есть
мускатный орех, а ярко-красная мякоть плода называется мускатным цветом. В
год дерево даёт до 2 тыс. плодов, около 2 кг мускатного ореха.
В пищу (овощи, супы, кондитерские изделия) этой пряности кладут совсем
немного — в ней содержатся сильнодействующие вещества; говорят, что даже
половиной ореха можно отравить человека.
Задолго до начала нашей эры жители островов использовали мускатный орех в
пищу и для лечения. В Европу его привезли арабские купцы в VI в. До XIX в.
цена мускатного ореха была очень высокой, потому что собирали его с
дикорастущих деревьев.
Лишь в XIX столетии английский ботаник Кристофер Смит разработал надёжные
способы разведения мускатника душистого, и сейчас его плантации имеются во
многих тропических странах.
ВАНИЛЬ. Родина ванили — Латинская Америка. Задолго до появления там
европейцев ацтеки и другие индейские племена знали эту пряность и ароматизировали
ею шоколадный напиток. И сейчас её добавляют в сладости, кондитерские
изделия .
Пряность — это размолотые высушенные плоды лианы ванили душистой (Vanilla
planifolia) из семейства орхидных (см. ст. «Орхидеи»). Плоды — крупные
коробочки длиной около 20 см.
Их срывают недозрелыми — тогда в них содержится больше вещества глюковани-
лина, которое и придаёт им неповторимый аромат. Затем плоды смачивают и
подвергают томлению (ферментации) при температуре около 60° С. За неделю
томления они становятся коричневыми и приобретают ванильный запах. Наконец, их
несколько месяцев сушат и хорошо упаковывают, чтобы запах не улетучился.
Упакованные плоды не утрачивают аромат в течение 30 лет!
Сейчас вместо натуральной ванили чаще употребляют её заменитель ванилин,
который получают химическим способом.
Разводить ваниль за пределами её родины — в Индии, Индонезии — научились не
сразу: растение упорно не завязывало плодов. Оказывается, здесь не было
мексиканского насекомого — опылителя ванили. Тогда ваниль начали опылять
искусственно особой кисточкой, и растение стало давать плоды.
ИМБИРЬ И КАРДАМОН. Пряности имбирь и кардамон получают из одноимённых
растений семейства имбирных, близких родственников банана. Это многолетние
травы, которые издавна выращивают в Индии. Пряность кардамон — это семена
растения с сильным острым ароматом, а пряность имбирь — высушенные корневища
одноимённого растения. Индийцы не только кладут имбирь в пищу, но и жуют после
еды, считая, что он улучшает пищеварение.
Между прочим, слово «пряник» произошло от слова «пряный», т. к. для запаха
в пряники клали имбирь и некоторые другие пряности.
Все пряности не только улучшают вкус и аромат пищи, но и возбуждают
аппетит, помогают её переваривать и усваивать. Особенно часто с этой целью их
добавляют в сытные жирные блюда.
РАСТЕНИЯ-ПАРАЗИТЫ
ОМЕЛЫ. Множество легенд сложили разные народы о растениях-паразитах. Их
необычный образ жизни и внешний облик вызывали удивление, и люди наделяли их
магическими свойствами. Легенды слагали и об омеле белой (Viscum album) из
семейства ремнецветниковых (а всего омел около 70 видов) . В России она чаще
встречается в южных районах. Она растёт в кронах 32 видов деревьев, в том
числе груши, яблони, липы, сосны и др. Порой обнаруживали настоящие «омеловые
деревья» — тополя, на которых поселялись десятки «кустов» паразита. В
холодное время года, когда растения-хозяева стоят без листьев, омела особенно
хорошо заметна. Поселившаяся на дереве омела образует зелёный «шар» диаметром
около метра, похожий на гнездо крупной птицы. За это её прозвали «вихоревым
гнездом».
Омела белая.
Стебли растения обычно толщиной с карандаш, но самые большие омелы имеют
стволы толщиной 5 см. Живёт омела иногда до 4 0 лет.
Омела — полупаразит, т. к. от растения-хозяина она получает только воду и
минеральные соли, а органические вещества производит сама в своих зелёных
листьях и стеблях.
Хорошо «продумала» природа способ расселения омелы. В сентябре у белой
омелы созревают липкие ягоды белого цвета (за которые она и получила своё
название) . Из этих ягод в старину готовили клей для ловли мелких пернатых,
благодаря чему белая омела получила ещё одно имя — «птичий клей». Для человека
ягоды белой омелы несъедобны, но птицы, особенно дрозды-дерябы (см. ст.
«Дрозды и соловьи»), большие до них охотники. В желудке птицы семена
совершают свои путешествия на новые «места проживания». Теперь многое для них
зависит от «везения». Если вместе с птичьим помётом упадут на землю — погибнут. А
если окажутся на ветке дерева — прилипнут к ней остатками непереваренной
клейкой мякоти. Весной семена начнут прорастать: выпустят корешок, который
проколет кору и врастёт в ветку растения-хозяина. С корой молодых веток
корешок омелы справляется без труда, но может «прогрызть» и кору 60-летних
ветвей, пуская в ход органические кислоты. Настоящих корней у омелы так и не
появится, их заменяют корни-присоски, тянущие из растения-хозяина живительную
влагу. На второй год жизни у омелы вырастут листья.
«Живой транспорт», который использует омела для расселения, имеет свои
недостатки. Пищеварение у птиц очень быстрое — ягоды полностью перевариваются
менее чем за полчаса. Австралийский биолог В. Сервенти этим объяснил то, что
на острове Тасмания омелы нет, хотя в Австралии она весьма распространена. От
Австралии до Тасмании — более часа птичьего полёта, и семена не успевают
долететь до места назначения, падая в море.
В заключение рассказа об омелах упомянем о самом, пожалуй, необычном
представителе этого рода. Ожереловая омела, обитающая в Индии, поселяется на...
омеле восточной, а та — на дереве-хозяине. Настоящая «пирамида» из паразитов!
ЛЕГЕНДЫ ОБ ОМЕЛЕ. Человек, оказавшийся в начале нашей эры в одной из
священных дубрав древних галлов, мог стать свидетелем церемонии поклонения омеле
— таинственному растению, поселяющемуся на ветвях деревьев. Галлы верили, что
омела обладает всеисцеляющей силой, причём для излечения от любых болезней
достаточно просто к ней прикоснуться.
Священнодействие происходило в день зимнего солнцестояния (22 декабря),
когда заканчивается «царство ночи», после чего светлое время суток начинает
постепенно увеличиваться. В это время целебная сила омелы считалась наибольшей.
В дубраву пригоняли пару белых быков, которые никогда до того не носили ярма.
Жертвенные животные как бы освящали всю церемонию. Жрец (друид), облачённый в
белоснежные одежды, взбирался на дуб и золотым серпом срезал омелу, которую
подбирали в белый платок. Ветвями вечнозелёной омелы украшали жилища, храмы.
Почитание омелы так и не исчезло до конца во Франции, хотя католические
священники запретили даже вносить в церковь веточки этого «языческого»
растения . «Новый год с омелой!» — так желали друг другу счастья в новом году
французские крестьяне. До сих пор в Англии и Франции на Рождество над дверями
домов можно увидеть веточку омелы. И в Австралии местные виды омелы служат
«рождественскими деревьями».
Легенды и мифы об омеле слагали многие народы. Согласно скандинавской
мифологии, однажды мудрому и храброму богу Бальдру была предсказана
насильственная смерть. Его мать богиня Фригг взяла клятву со всех живых и неживых
существ, со всех растений, растущих в воде и на земле, что они не причинят
вреда её сыну. Только с ничтожной омелы, растущей на ветвях деревьев, забыла она
взять эту клятву.
Бальдр стал неуязвимым для любого оружия, и боги порой забавлялись
стрельбой в него, которая не могла причинить ему вреда. Но злой и коварный бог Локи
изготовил из прутика омелы смертоносную стрелу и незаметно подложил её в
такой момент слепому богу Хёду. Выстрелил бог Хёд — и убил Бальдра.
А у древних греков и римлян омела послужила прототипом «золотой ветви».
Дело в том, что хотя свежие листья омелы ярко-зелёного цвета, подсохшие, они
становятся золотисто-жёлтыми и жёсткими, напоминая золотые. В поэме Вергилия
«Энеида» предсказательница даёт такой совет мифологическому герою Энею,
желающему увидеть умершего отца:
Слушай, что делать
Тебе придётся. В чаще таится
Ветвь, из золота вся,
и листы на ней золотые.
Только золотая ветвь открывает живому человеку путь в подземное царство
мёртвых.
ЗАРАЗИХИ. Растения из семейства заразиховых вполне оправдывают своё
название . Это злостные сорняки, вредящие посевам подсолнечника, табака, томата,
конопли и др. Присосавшись к их корням, заразихи, как заразные болезни,
иногда полностью уничтожают посевы. Заразиху легко отличить на поле: её стебли
могут быть окрашены в белый, бурый, синеватый, коричневый цвета, но только не
в зелёный, поскольку хлорофилла в них нет.
Любопытно, что семена, которые заразиха обильно рассыпает из своих плодов-
коробочек, не прорастают до тех пор, пока не «почувствуют» рядом выделения
корней растения-хозяина.
Среднеазиатская заразиха пустынная имеет солидные для растения-паразита
размеры — порой выше человеческого роста. Паразитирует она на кустарниках-
джузгунах. Иногда растение-хозяин погибает под гнётом заразихи-гиганта. Но
этим она и себя обрекает на голодную смерть.
Заразиха.
САНДАЛ. В Индии и Китае с древнейших времён высоко ценилась душистая
древесина сандалового (или санталового) дерева (Santalum album) из семейства
сандаловых. Этот полупаразит присасывается к корням кокосовых пальм, сахарного
тростника и других растений. В Индии говорят, что щепотка сандала лучше
телеги дров. В древесине сандала до 6% эфирного масла, которое и придаёт ей
аромат . Долгие годы благоухает щепотка порошка из древесины сандала. На Востоке
сандаловое масло уже тысячи лет включают в состав духов и притираний. Запахом
тлеющего сандала так же наполнены буддийские храмы, как христианские —
ароматом ладана. (А ладан (фимиам) и мирра, между прочим, — это смола растущих в
Африке деревьев из семейства бурсеровых.)
ПОВИЛИКИ. Своими длинными стеблями, похожими на шнуры, паразиты из
семейства повиликовых обвивают побеги растений-хозяев. Они «душат свои жертвы в
объятиях», или, точнее, присосками на стебле высасывают из них питательные
вещества. А среди жертв повилик — клевер, лён, табак, другие культурные растения.
Так что повилики, как и заразихи, — опасные сорняки.
Ни корней, ни листьев у повилик нет. Стебель повилики можно разорвать на
части — бедой это паразиту не грозит, просто вместо одного растения возникнет
несколько.
ПАРАЗИТАКСУС. Говоря о растениях-паразитах, нельзя не упомянуть
единственного паразита среди хвойных — паразитаксус опалённый, открытый в XIX в. на
острове Новая Каледония. Из-за необычной пурпурной или рыжеватой окраски
местное население считало этот невысокий (до 1,5 м) кустарник священным.
Паразитирует он на родственном ему тропическом хвойном дереве, присасываясь
корнями к его стволу.
ПЕТРОВ КРЕСТ. В отличие от омелы — зелёного растения — петров крест
(Lathrea squamaria) из семейства коричниковых начисто лишён хлорофилла: от
листьев у него остались лишь небольшие чешуи. Это растение-паразит можно
встретить в средней полосе России на корнях лещины (орешника), ольхи, липы.
Правда, десять месяцев в году растение скрыто под землёй, где его корневища
получают питательные вещества. За это петров крест прозвали ещё потаённицей.
Здесь его никто не рвёт, не топчет, не поедают травоядные животные. Малиновая
однобокая кисть цветков на бледном мясистом стебле выглядывает на белый свет
только раз в 10-15 лет.
Петров крест.
РАФФЛЕЗИЯ АРНОЛЬДИ. У раффлезии Арнольди нет, не только хлорофилла, но и
вообще почти никаких органов — ни листьев, ни корней, — ничего, кроме
гигантского (до 91 см в поперечнике) цветка. (Ещё есть, правда, нити, похожие на
грибные, которые пронизывают ткань растения-хозяина.) Это самый большой
цветок в мире (мы уже рассказывали о нём в разделе «Цветок» статьи «Органы
высших растений»).
Даже для тропического леса этот цветок весьма необычен. Поэтому на острове
Суматра, где только и растёт раффлезия Арнольди, местное население считало её
священной и поклонялось ей. Для науки раффлезию открыли в 1818 г. ботаники
Раффлез и Арнольди.
Раффлезия живёт на корнях лианы из семейства Виноградовых, которая в конце
концов погибает, не выдерживая бремени паразита. Но за это время в мясистых
плодах раффлезии вызревает огромное количество семян. Разносят их крупные
животные — например, слоны, которые, идя по джунглям, раздавливают плоды
раффлезии. Мелкие семена прилипают к ногам слона. Если он наступит где-нибудь на
корень подходящей лианы, семена попадут в трещины её коры и смогут прорасти.
Зачатки паразитизма можно заметить и у многих самостоятельно живущих
растений. Вот, например, полевой цветок иван-да-марья из семейства коричниковых, у
которого в соцветии ярко контрастируют жёлтые и синие тона. (Согласно
легенде, в этот цветок превратились брат и сестра, по ошибке обвенчанные — отсюда
и его название.) Ничто в облике этого растения не указывает как будто на на-
хлебнические наклонности. Но иван-да-марья совсем не прочь присосаться к
корням соседних растений.
Можно ясно различить как бы ступени паразитизма. На первой из них такие
растения, как иван-да-марья, часто вполне самостоятельные. На следующей —
омела, ещё имеющая собственные зелёные листья. На третьей — такие, как петров
крест, лишённый хлорофилла. А дальше всего по пути паразитизма зашли растения
типа раффлезии Арнольди, утратившие почти все части организма, кроме цветков,
плодов и семян.
РАС ТЕ НИЯ-ХИЩНИКИ
На какие только уловки не приходится идти растениям, растущим в пустыне или
на бедной почве, чтобы получить необходимые минеральные соли! Особенно трудно
это на сфагновых болотах, где разложение органических веществ почти не идёт и
минеральные соли прямо-таки неоткуда взять. Разве что из воздуха добывать,
хватая насекомых! Этим и занимаются хищные, или насекомоядные, растения.
Могут они обойтись и без животной пищи, но становятся от этого чахлыми. Всего
известно около 500 видов растений-хищников.
РОСЯНКИ. Среди кочек торфяного болота в средней полосе России можно
повстречать росянку круглолистную (семейство росянковых). Её листочки усажены
длинными красными ресничками (около 25 на каждом листе).
На кончиках ресничек, как росинки, блестят капельки клейкого сока. Комар
опускается на лист, чтобы отведать сладковатых капелек, но вымазывается
соком, прилипает и уже не в силах улететь. А лист росянки начинает спокойно
сворачиваться, прикрывая комара, и он только напрасно мечется и бьётся. Через
пару часов комара уже не видно — его завернул в себя лист. Лист выделит
жидкость, очень похожую по составу на желудочный сок животных. Она растворит все
мягкие части тела комара. На следующий день листок развернётся,
непереваренные хитиновые остатки сдует ветер или смоет дождь. Всё остальное усвоено
растением. Роль ловушки каждый лист выполняет 2—3 раза, после чего засыхает и
сменяется новым.
Южноафриканская росянка королевская достигает полуметра в высоту и может
переваривать улиток и даже лягушек.
Росянка.
ПОЧЕМУ РАСТЕНИЯ-ХИЩНИКИ ЖИВУТ НА БОЛОТАХ? Учёные различают низинные и
верховые болота. Растения, живущие на низинных болотах, «голода», т. е.
недостатка в минеральных солях, не испытывают. Они получают их из грунтовых вод.
Иное дело верховые, сфагновые болота. Здесь толстый слой мха (порой более
10 м) «отгораживает» растения от грунтовых вод (а центральная часть болота
возвышается над его краями). И разложение на болоте почти не идёт. В
результате здесь царит постоянный «голод». Потому-то и приходится растениям —
обитателям сфагновых болот проявлять «изобретательность», в частности ловить
насекомых .
НЕПЕНТЕСЫ. В тропических лесах Южной Азии и Индонезии на болотах и по
берегам рек растут насекомоядные лианы непентесы из семейства непентесовых.
Оплетённые ими кустарники и деревья словно увешаны многоцветными (синими,
красными, зелёными) изящными «бокалами» высотой 10—15 см.
Это яркие кувшинчики, которыми заканчиваются черешки листьев непентеса. По
их внешним стенкам стекают соблазнительные для насекомых капли ароматного
нектара. Чем ближе к краю сосуда, тем обильнее нектар. Насекомые, вероятно,
решают, что имеют дело с цветками какой-нибудь орхидеи, внутри которых —
целые моря сладкого сиропа, и переваливают через горлышко внутрь. И тут всё
вокруг разительно меняется.
Горлышко у кувшинчика покрыто гладким, как стекло, восковым налётом.
Насекомые начинают скользить по нему, как по навощённому паркету. Выбраться
наружу им не дают, кроме того, жёсткие щетинки, обращенные остриями вниз. Прежде
чем насекомые успевают опомниться, они проваливаются вниз. А кувшинчик на
треть или наполовину заполнен не сладким нектаром, а кошмарным (с точки
зрения жертв) «супом» из пищеварительного сока и плавающих в нём пленённых насе-
комых, живых и мёртвых. Через 5—7 часов пойманная добыча будет полностью
переварена . Внутри крупных кувшинчиков — до литра пищеварительного сока. Эту
кисловатую освежающую жидкость с большой охотой пьют орангутанги.
Ловчий кувшинчик непентеса. Внутри кувшинчика
находится пищеварительный сок.
ГИГАНТСКИЕ НЕПЕНТЕСЫ. На острове Борнео встречаются гигантские непентесы с
кувшинчиками высотой 45—50 см и диаметром горлышка до 16 см. В него свободно
мог бы пробраться голубь, а мелкие птицы порой и впрямь попадают туда в
поисках насекомых или нектара. Богатый тогда улов у растения!
ДАРЛИНГТОНИЯ. По «принципу кувшина» работают ловушки многих хищных
растений . Обычно кувшинчики прикрыты листовыми «куполами» или «крышечками».
Крышечка над кувшинчиком защищает его от дождевой воды, которая могла бы
разбавить пищеварительный сок или переполнить сосуд. Кроме того, если насекомое
начинает летать по кувшинчику, ища выход, купол затеняет отверстие. Так и не
разыскав его, обессиленные насекомые падают на дно.
Не обязательно кувшинчики хищных растений должны висеть на кончиках
листьев. Могут они и «стоять» на земле. Так обстоит дело у дарлингтонии
калифорнийской из семейства саррацениевых. Одна из особенностей представителей этого
семейства — отсутствие пищеварительных ферментов в соке на дне полуметрового
кувшина. Пойманные насекомые просто сгнивают, а продукты их разложения
всасываются стенками кувшинчика.
БИБЛИС. Растущий в Австралии гигантский библис из семейства библисовых
производит самое невинное впечатление. У него нет ни захлопывающихся листьев, ни
кувшинчиков-ловушек. Это невысокий (около 50 см) кустарник, листья его тонкие
и узкие.
И, тем не менее, это хищное растение. Оказывается, его листочки покрыты
клейкими волосками, на каждом листике их 300 тыс. Этот кустарник — настоящая
клейкая сеть для пролетающих насекомых. Улитки и лягушки (а говорят, даже и
маленькие крольчата) тоже становятся добычей библиса. Своими листиками он не
только выделяет пищеварительный сок, но и активно хватает добычу, если она
окажется рядом.
ВЕНЕРИНА МУХОЛОВКА. На Атлантическом побережье США обитает венерина
мухоловка из семейства росянковых. Листья этого растения могут складываться
пополам и действуют как капкан.
На каждой из створок листа — по 3 чувствительных шипика. Как только
привлечённая запахом нектара муха коснётся их, лист быстро (за 10—30 секунд)
захлопывается, как книга. Зубчики на краях листьев превращаются в прутья
«решётки», из-за которой пойманное (и уже обречённое) насекомое может ещё смотреть
на потерянную волю. Теперь желёзки мухоловки обливают добычу кислым
прозрачным соком, с помощью которого растение её переварит.
Чарлз Дарвин выяснял, отличают ли листья мухоловки удары капель дождя,
дуновение ветра от движений жертвы. Оказалось, что захлопывается лист при любом
прикосновении. Но пищеварительный сок выделяется, только если на лист
положить что-то съедобное. Камешек, кусочек дерева или сахара оставляют лист
«равнодушным». А вот кусочек мяса или варёного яйца немедленно «пробуждает
его аппетит».
Мухоловка становится всё более редкой из-за массового сбора её для продажи.
В начале 80-х гг. XX в. в мире ежегодно продавалось до 4,5 млн. венериных
мухоловок .
ПУЗЫРЧАТКИ. В стоячих водоёмах и болотах встречаются пузырчатки из
семейства пузырчатковых. Часть их листьев превратилась в пузырьки. Пузырьки имеют
вход... но не имеют выхода. Точнее, их входное отверстие снабжено клапаном,
который приветливо впускает «всех желающих» (рачков, личинок комаров, прочую
водную мелочь) внутрь, но никого не выпускает обратно. Сюда может заплыть
головастик, спасаясь от хищной личинки стрекозы, или малёк рыбы. Когда пленники
Венерина мухоловка.
погибают, их тела разлагаются, и питательные вещества достаются растению.
Не следует думать, что «зелёные хищники» — обособленная от всего остального
растительного мира группа растений «с причудами». Зачатки хищничества
проявляются у самых обычных растений типа томатов, картофеля, герани. Это клейкие
волоски, наличие пищеварительных ферментов в соке растений. Кто знает, не
сделает ли эволюция из них через несколько миллионов лет новых растительных
хищников?
ЖИВОТНЫЕ - НАХЛЕБНИКИ ХИЩНЫХ РАСТЕНИЙ. Некоторые животные приспособились
кормиться за счёт хищных растений. Так, во Флориде (США) маленькая, длиной 1
мм, гусеница бабочки трихоптилус приучилась перехватывать пищу у местных
росянок. Глубокой ночью, когда росянка переваривает дневную добычу, гусеницы
осторожно пробираются по её листочкам, прогрызая себе дорогу сквозь лес
липучих щетинок. Наконец, доползают до пойманной жертвы растения, как правило ещё
живой, и выедают её внутренности. А этими жертвами могут быть и бабочки-
самки, которые часто погибают, отважно откладывая яйца между клейкими
ресничками.
А у входа в кувшинчики непентесов порой поселяются определённые виды
пауков . Они ныряют за своими жертвами иногда прямо в сок. Самого паука защищает
толстый хитиновый панцирь, а к краю кувшина от него тянется «страхующая»
ниточка паутины. Есть и мухи, откладывающие свои яйца внутри кувшинчика. Сок им
тоже не опасен. Личинки их питаются плавающими в пищеварительном «супе»
трупами насекомых. Потом, как скалолазы, мухи выбираются из кувшинчика, цепляясь
острыми коготками.
ЛЕ ГЕ НДЫ О РАС ТЕ НИЯХ-ЛЮДОЕДАХ. У многих народов существовали красочные
легенды о растениях-людоедах. Новые легенды рождались уже в просвещённых XIX и
XX веках.
Тропическая лиана монстера из семейства ароидных знакома многим любителям
комнатного цветоводства. Перед дождём на краях её разрезных листьев
появляются капельки влаги, потому её прозвали «плаксой». Как раз представителей рода
монстера и обвинили в людоедстве европейские газеты в 60-е гг. XIX в. Будто
бы в Южной Америке находили скелеты людей, заснувших под лианой и задушенных
ею. Якобы, убив своих жертв, монстера пила их кровь. За это и дали растению
такое «страшное» название (родственное слову «монстр» — «чудовище»). По
другой версии, какое-то южноамериканское хищное растение убивало людей,
предварительно оглушая их ароматом своих цветков. На самом деле в то время здесь
шла война и люди погибали совсем по другим причинам. Уже в наше время в
людоедстве обвиняли австралийский библис.
На основе различных легенд о растениях-людоедах английский фантаст Герберт
Уэллс написал рассказ «Странная орхидея».
КЛАСС ОДНОДОЛЬНЫЕ
АНАНАС. По-английски ананас называется «pineapple», т. е. дословно —
«сосновое яблоко». Плоды (точнее, соплодия) ананаса и вправду похожи на большие
шишки. Казалось бы, такие соплодия и расти должны на больших деревьях, как
шишки. Но на самом деле ананас (Ananas comosus) — многолетняя трава, не выше
60 см.
Между прочим, верхушечный пучок листьев, украшающий соплодие, можно отсечь
острым ножом и посадить в горшок: он укоренится.
Родина ананаса — Бразилия. И сейчас здесь на опушках леса или как сорняки
на полях растут дикие ананасы. Отсюда он распространился по всему миру, и
сегодня его можно встретить практически в любой африканской или азиатской де-
ревне. В Австралии даже есть музей ананаса, причём здание музея имитирует
форму его соплодия. Рекордные экземпляры ананасов весили 8 и даже 13 кг.
Ананас относится к семейству бромелиевых. Он — редкое исключение среди 1
тыс. видов этого семейства, т. к. большинство бромелиевых живёт не на земле,
а на ветвях деревьев (эпифиты). Орхидеи-эпифиты воду с минеральными солями
получают с помощью воздушных корней. Бромелиевые избрали другой способ.
Розетка их мясистых листьев обычно напоминает воронку. Она бывает до 1 м в
диаметре и даже больше. Каждый лист похож на жёлоб, по которому в центр
воронки скатывается дождевая вода. Образуется маленькое озерко. Здесь
поселяются водоросли и мелкие животные, в воду падают и гниют листья, птичий помёт. А
для бромелии это настоящий питательный «суп», из которого она с помощью
особых ворсинок впитывает нужные ей вещества. Именно в такие водоёмы расселяют
своих головастиков двуцветные листолазы (см. ст. «Лягушки»).
ГИГАНТСКОЕ СОЦВЕТИЕ. Одно из самых больших соцветий имеет редкое растение
семейства бромелиевых — пуйя, растущее в Боливии. Живёт оно 80—150 лет и
цветёт лишь однажды в жизни, после чего погибает (такие растения называются од-
ноплодными, или монокарпиками).
Соцветие-метёлка состоит из 8 тыс. белых цветков. Его высота — до 10,7 м, а
диаметр — до 2,4 м.
«ИСПАНСКИЙ МОХ». Тилландсия уснеевидная, которую в Латинской Америке, где
она растёт, зовут ещё «испанским мхом», никакого отношения ни к мхам, ни к
лишайникам, на которые очень похожа, не имеет. Это цветковое растение-эпифит
семейства бромелиевых. Длинные пряди её побегов свисают с ветвей деревьев или
даже с телеграфных проводов. Как и гирлянды лишайника-бородача (уснеи), они
Ананас.
придают лесу сказочный и театральный вид.
Побеги тилландсии будто обсыпаны серебристой пудрой: это мелкие ворсинки-
клапаны, через которые растение впитывает дождевую воду и которые плотно
закрыты в сухую погоду. Такие ворсинки есть и у других бромелиевых.
БАНАН. Если для жителей России бананы — лакомство, то для бедных слоев
населения тропических стран бананы зачастую заменяют хлеб. Здесь это дешёвый и
сытный продукт (в мякоти плодов 22% сахара и 7% крахмала). По калорийности
бананы превосходят картофель, уступая, правда, инжиру и финикам.
Бананы (род Musa) — это гигантские (до 15 м в высоту) многолетние травы.
Листья их также огромные: 6 м в длину и 1 м в ширину. Растёт банан необычайно
быстро: через 10 месяцев посаженное растение уже даёт плоды. Каждый побег
приносит плоды только один раз. Потом он погибает, а от корня вырастают новые
побеги. Многие виды бананов расцветают ночью и опыляются летучими мышами.
Родина банана — Юго-Восточная Азия. Оттуда он распространился по всем
тропикам; не исключено, что в Америку культура банана проникла ещё до Колумба.
Банан — одно из первых культурных растений. Видимо, сначала в пищу шло его
съедобное корневище, а затем, когда в результате скрещивания двух диких видов
банана плоды внезапно стали почти бессемянными, человек оценил их вкус. Так
как семян нет, разводят бананы отростками.
Бананы бывают не только жёлтые, но и красные. У красных более нежная
мякоть , и перевозку они не переносят. Поэтому жители России с ними незнакомы.
О БАНАНОВОЙ КОЖУРЕ. Кому не приходилось скользить и даже падать, наступив
на банановую кожуру! Но, оказывается, ей можно найти и полезное применение.
Чтобы спустить корабль на воду, в старину спусковую плоскость (слип)
смазывали салом. В наше время её смазывают парафином и солидолом. А в Индии для
этого порой используют раздавленные бананы. Чтобы спустить на воду один
корабль среднего водоизмещения, нужно около 20 тыс. плодов.
Банан.
ЗЛАКИ
В семействе злаков около 11 тыс. видов. В этой статье мы расскажем лишь о
немногих представителях этого семейства. Отличить злаки, скажем, от осок
легко по полому стеблю-соломине. Хотя есть и исключения (например, сахарный
тростник, у которого стебель не полый). Плод у всех злаков — зерновка.
ПШЕНИЦА. Пшеницу человек возделывает более 10 тыс. лет. Но в разные эпохи
люди выращивали разные виды пшеницы (всего род пшеница включает их около 20).
Вспомним, например, «Сказку о попе и работнике его Балде» Александра Пушкина.
Нанимаясь на работу, Балда говорит:
Буду служить тебе славно,
Усердно и очень исправно,
В год за три щелка тебе по лбу,
Есть же мне давай варёную полбу.
Строки эти помнят многие, а вот что такое полба (Triticum dicoccum), мало
кто знает. Это одна из наиболее древних культурных пшениц. Она была основным
«хлебом» жителей Древнего Египта и Месопотамии. Из неё варили вкусную и
питательную кашу. Полба хорошо переносит засухи, но низкоурожайна, семена её надо
освобождать от плёнок. Поэтому в XX в. полбу почти забыли и практически нигде
не выращивают.
Древние египтяне первыми стали добавлять в тесто дрожжи (см. ст. «Дрожжи»).
Древнегреческий историк Геродот удивлённо писал об этом: «Все люди боятся,
чтобы пища не загнила, а египтяне замешивают тесто так, чтобы оно
подвергалось гниению» (мы бы сказали — брожению).
При этом более пышный, ноздреватый хлеб дают сильные сорта пшеницы, в
зёрнах которых белка более 15%. У слабых же сортов его менее 11%. (А крахмала в
пшеничном зерне до 75%.)
Близкая родственница полбы твёрдая пшеница (Triticum durum) содержит много
белка (20—26%) и идёт на производство макарон, манной и других круп. Но она
весьма требовательна при выращивании, поэтому 95% пшеничных полей в мире
занято мягкой пшеницей (Triticum aestivum), дающей зерно менее высокого
качества. Среди сортов мягкой пшеницы есть яровые (их сеют весной) и озимые (их
высевают осенью). В России каждый человек потребляет ежедневно в среднем около
440 г хлеба. Три четверти этого количества составляет пшеничный, т. е.
«белый» , хлеб.
Посевы пшеницы занимают сейчас около пятой части всей обрабатываемой
человеком земли. А это, ни много, ни мало, почти восьмидесятая часть всей суши!
Античный земледелец довольствовался урожаями пшеницы в 3 центнера зерна с
гектара. В средние века хорошим считался урожай в 4,5 центнера. Появление
железного плуга увеличило эту цифру до 7 центнеров. В 1980 г. средняя
урожайность пшеницы в мире составила 15,6 центнеров с гектара. А в идеальных
условиях с гектара можно получить и 125 центнеров зерна.
САХАРНЫЙ ТРОСТНИК. Сгущённый сок сахарного тростника (Saccharum
officinarum) — саркару — в Индии пили ещё 5 тыс. лет назад. В IV в. до н. э.
один из полководцев Александра Македонского писал: «В Индии есть тростник,
который без пчёл дает мёд». А в начале нашей эры путешественники в Индии
пробовали уже настоящий сахар — «каменный мёд», «белый и похожий на соль, но
очень сладкий». Из крестовых походов европейские рыцари привозили и сахар, и
в 1163 г. один из них преподнёс королю Франции Людовику VII сахарную голову,
которую тот хранил как дорогую вещь.
Христофор Колумб, оказывается, не только привёз в Европу множество новых
видов растений, но и Новому Свету «подарил» сахарный тростник. Здесь это
растение нашло вторую родину. С XVI в. сахарный тростник стали выращивать на
Кубе и Гаити, пользуясь дешёвым трудом африканских невольников.
Сейчас две трети сахара в мире делается из тростника. Это могучий злак до 6
м высотой. В соке его стеблей до 26% сахарозы. Срубают стебель одним ударом с
помощью тяжёлого тесака (по-испански — «мачете»), чтобы не вытек сладкий сок.
Измельчённые стебли (багасо) служат топливом для сахарных фабрик. Делают из
них и бумагу.
РИС. Рис (Oryza) зовут «вторым хлебом человечества», «кормильцем Востока».
Многие учёные считают даже, что рис — самое древнее культурное растение.
Вокруг рисового зерна, которое даёт жизнь и требует неустанного труда,
сосредоточен почти весь духовный мир жителей многих стран Азии. С рисом связано
множество поверий. Например, в Юго-Восточной Азии считали, что урожай бережно
вынашивает «душа риса», которую представляли в облике беременной женщины.
Жали рис особыми серпами, спрятанными в рукавах, «чтобы не пугать душу риса».
Разводить рис стали в Индии около 15 тыс. лет назад. Его предком был дикий
многолетний рис, растущий в горах. Вначале рис и разводили на склонах холмов,
но потом заметили, что в затопляемых низинах урожай бывает во много раз
богаче. Долгое время вся обработка почвы сводилась к тому, что по затопленному
полю прогоняли буйволов, которые месили копытами почву и воду. Затем вручную
высаживали рисовую рассаду.
И сейчас в рисоводстве преобладает ручной труд. Жители Вьетнама говорят,
1
Сахарный тростник.
что для того, чтобы вырастить горсть риса, нужно пролить пригоршню пота, и
никакого преувеличения здесь нет. В мире средний урожай риса с гектара
составляет 23 центнера. В зерне риса около 75% крахмала и 8% белков. Рисовая
солома используется для плетения шляп, циновок, производства писчей бумаги
высшего качества.
ЯЧМЕНЬ. Ячмень (Hordeum vulgare) возделывается человеком почти столько же
времени, сколько и пшеница. Это четвёртый по значимости злак (после пшеницы,
риса и кукурузы). Кое-где в горных районах из него пекут хлеб, который,
правда, быстро черствеет. Более известны ячневая (из раздробленных зёрен ячменя)
и перловая (из ячменя в виде ровных круглых зёрен) крупы, а также пиво. Пиво
— очень древний напиток. Два кувшина пива, пара хлебцов и головка лука или
чеснока составляли ежедневный паёк рабов — строителей египетских пирамид.
Шумеры говорили: «Не знать пива — не знать радости». Вавилонский царь Хаммурапи
в своём кодексе более 3,5 тыс. лет назад грозил вечным заточением в их
собственных бочках пивоварам, которые посмеют разбавлять пиво водой. Пиво —
напиток очень питательный. Считается, что настоящее пиво4 должно делаться только
из ячменного сусла, хмеля и воды.
РОЖЬ. А. К. Толстой в своём стихотворении «Илья Муромец» вложил в уста
этого былинного богатыря такие слова:
Я мужик неприхотливый,
Был бы хлеба кус!
Их следует понимать не в иносказательном, а в самом прямом смысле. Именно
ржаной чёрный хлеб и приготовленный из него квас и были основной и почти
Но то пиво, которое мы Знаем, научились варить в Средние века.
Рис: остистый (слева) и безостый.
единственной пищей русских крестьян. В ржаном хлебе есть всё, необходимое
человеку для жизни.
История ржи (Secale cereale) как культурного растения довольно необычна. Её
происхождение было установлено академиком Николаем Вавиловым. Дикорастущая
рожь издавна засоряла посевы пшеницы и ячменя. В Передней Азии её прозвали
«джоудар», что значит «терзающая». Но в морозные или засушливые годы пшеница
погибала, и тогда земледелец поневоле собирал урожай неприхотливого сорняка.
А со временем рожь стали сеять уже специально, особенно в средней полосе
России. Так бывший сорняк стал главным хлебом русских крестьян.
ХЛЕБНЫЕ ЗЛАКИ (слева направо): овёс, ячмень, рожь, пшеница.
ОВЁС. Как и рожь, овёс (Avena sativa) «вышел из сорняков». Дикий овёс
Засорял посевы полбы и на севере часто вытеснял её. Древнеримский агроном Луций
Колумелла писал: «Овёс является первым бедствием для пшеницы. Но народы
Германии5 сеют его и живут одной овсяной кашей». Во многих странах овсяная каша
остаётся традиционной утренней пищей, здоровой и полезной.
В России из овса готовили кисель. Именно о нём — слова о «молочных реках и
кисельных берегах» из сказок и пословиц (остывший, он такой плотный, что его
можно резать ножом). В отличие от сладких фруктовых киселей он действительно
кислый (отсюда и «кисель»). От него пошло и общее название всех прочих
киселей .
БАМБУК. Растёт бамбук невероятно быстро — до 91 см в сутки. Его растущие
побеги могут проломить асфальт. И высоты он достигает огромной — до 37
метров ! А корневища в почве под дном широкой реки порой «переходят» на другой
берег. Бамбуковые леса — удивительное зрелище. Как будто кто-то поставил мно-
5 Многие Знают, что у народов Англии овсянка в ходу, но эти народы тоже происходят от
германских племен.
жество колонн — целый лес, да так плотно, что между ними не протиснуться
человеку .
Из стеблей бамбука можно построить дом, обставить его мебелью из бамбука,
провести в нём водопроводные трубы, сделать посуду, корзины и многое другое.
Всем знакомы бамбуковые удочки и лыжные палки. А на вооружении японской армии
ещё в начале XX в. были орудия со стволами из бамбука! Молодые побеги
бамбука, кроме того, съедобны.
Цветёт и плодоносит большинство видов бамбука один раз в жизни. Случается
это раз в 50 и даже в 100 лет. В это время слой зёрен на земле достигает 15
см. Настоящее пиршество для целых полчищ грызунов! А у некоторых видов
бамбука вырастают сочные сладкие плоды, похожие на груши. После плодоношения целые
бамбуковые леса полностью вымирают.
КУКУРУЗА. 5 ноября 14 92 года, спустя несколько дней после открытия Нового
Света, Колумб записал: «Я видел злак, называемый маисом». А один из его
спутников описал маис подробнее: «На полях росли какие-то странные растения
высотой больше метра. Казалось, что они из чистого золота, а их листья — из
серебра» .
Древние жители Америки выращивали маис, или кукурузу (Zea mays), более 7
тыс. лет. Она служила им основной пищей. Ей поклонялись как священному
растению. Древние майя знали несколько сортов кукурузы: «кукуруза-старушка»,
созревавшая полгода, «кукуруза-девочка», поспевавшая вдвое быстрее, и сорт под
названием «песнь петуха», который давал плоды всего через 2 месяца после
прорастания семян. Попав в Старый Свет, кукуруза быстро «завоевала» его (во
много раз быстрее, чем картофель).
Кукурузное зерно содержит до 70% крахмала, 10—12% белка, 8% жира. Растение
Кукуруза.
теплолюбиво, поэтому в средней полосе России плоды его не вызревают, и
кукурузу здесь выращивают только на зелёную массу для скота (её получают до 50 и
даже 100 т с гектара) . В каждом женском соцветии (початке) до 1 тыс.
зерновок. Чаще встречаются сорта с желтыми плодами, но есть сорта и с красными,
синими и даже чёрными зерновками.
ПРОСО. Родина проса — Китай, где его выращивают около 5 тыс. лет. На
территории России просо (Panicum mileaceum) выращивается уже более тысячелетия.
Просо даёт пшённую крупу, а из его муки можно печь блины и лепёшки. В пшене
примерно 50% крахмала, 10—15% белка, более 3% жира. Издавна из просяного
зерна делают хмельной напиток — бузу. Сейчас мы употребляем это слово для
обозначения разных беспорядков и скандалов, не задумываясь над его
происхождением.
СОРГО. Сорго (Sorghum) зовут «растительным верблюдом» за способность долго
переносить недостаток воды. Поэтому в засушливых районах Африки (кое-где уже
5 тыс. лет) лепёшки из сорго — основной хлеб местного населения. В Китае
сорго называют «гаолян», в Египте — «дурро». Внешне растение сорго напоминает
просо, но гораздо крупнее (до 5 м в высоту). Между прочим, и жители России
почти каждый день, сами того не подозревая, пользуются продукцией,
произведённой из сорго. Речь идёт об обыкновенных вениках.
ДРУГИЕ ЗЛАКИ. «О ветре, ветрило!.. Чему, господине, моё веселие по ковылию
развеял?» — горестно причитала Ярославна в «Слове о полку Игореве». Когда-то
ковыль (Stipa) был основным растением русских степей, а сейчас сохранился
лишь в отдельных нераспаханных степных уголках. По серебристому ковру ковыля
ветер словно гонит морские волны. Мы уже рассказывали (см. ст. «Органы высших
растений») о необычном устройстве плодов ковыля, ввинчивающихся в почву. Но
они могут впиваться и в тело животных, протыкают мышцы, а попав в кровеносные
сосуды, могут даже вызвать смерть. Поэтому с середины августа скот среди
ковыля не пасут.
ПОЛЕВЫЕ ЗЛАКИ (слева направо): тимофеевка, лисохвост, ежа сборная, райграс.
Злаки составляют большинство среди луговых трав. 100 кг хорошего лугового
сена для скота по питательности равноценны 50 кг овса.
Есть среди злаков и злостные сорняки, например ползучий пырей (Agropyron
repens). По-латыни его родовое название означает «огонь полей». Ползучим его
прозвали за корневища, которые под землёй «расползаются» по полю. Крестьяне
каждую весну выволакивали на обочины полей целые валы выдернутых корневищ. За
это ползучему пырею дали прозвище «бороноволок».
СОРНЯКИ. Что такое сорняки? По определению английского писателя Гилберта
Кита Честертона, это «растения, польза от которых ещё мало известна». Человек
ведёт беспощадную борьбу с сорняками с тех пор, как научился возделывать
растения . Но многие культурные растения за это время «вышли из сорняков»,
например рожь, овёс (см. ст. «Злаки»).
А есть и обратные примеры. Скажем, щирицы, или амаранты (семейство
амарантовых) , сейчас во всём мире считаются сорняками. Между тем народы Центральной
и Южной Америки около 8 тыс. лет возделывали щирицу. Известно, что последний
император ацтеков Монтесума ежегодно получал из двадцати провинций своего
царства в виде дани 70 тыс. гектолитров семян амаранта, 100 тыс. гектолитров
кукурузы и 80 тыс. гектолитров бобов. Семена амаранта меньше маковых — в
одном грамме полмиллиона семян. Они богаты белком и, поджаренные, весьма
вкусны, а из муки, получаемой из этих семян, в Мексике до сих пор пекут сладости.
Амаранты могут давать до 50 центнеров семян с гектара — вдвое больше, чем рис
или кукуруза. Жрецы ацтеков выпекали из амарантовой муки с мёдом большие
фигуры богов. В ходе религиозных церемоний они разламывались на кусочки,
которые съедали верующие. Испанцы-католики, покорившие Новый Свет, увидели в этом
кощунственную пародию на христианский обряд причащения и в 1519 г. запретили
религию ацтеков и выращивание амаранта.
Крестьяне многих стран в старину считали, что сорняки — это посев лукавого,
врага рода человеческого (то есть дьявола). Есть поговорка: «Сорняки полоть —
руки колоть». Не так-то просто, например, выдернуть с корнем «клыкастый» осот
(семейство сложноцветных). Да и корни его уходят вглубь на 7 метров! А из
каждого кусочка корня вполне может вырасти новое растение. Прямо как в сказке о
многоглавом чудовище — на месте отрезанной головы вырастают две новые.
На полях сейчас с сорняками борются в основном с помощью гербицидов (см.
раздел «Гормоны растений» статьи «Вещества организма»). Но некоторые учёные
предлагают такой оригинальный выход: «приручение» некоторых сорняков, чтобы
они, заняв определённое место на полях, сдерживали других своих собратьев,
более агрессивных и зловредных.
ГАЗОННЫЕ ТРАВЫ. Англичане говорят, что для создания хорошего газона надо
просто регулярно стричь его... сто лет. Стрижка создаёт преимущества для
совершенно определённых злаков, которые постепенно вытесняют другие. Но можно и
просто посеять признанные газонные травы — мятлик и райграс. Они устойчивы к
вытаптыванию. Кстати говоря, между собой они бы тоже не ужились: райграс
вытеснил бы мятлик, если бы не постоянная стрижка.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
Литпортал
НОВОГОДНИЙ МАНЬЯК
(из воспоминаний участкового инспектора Степана Королева)
Михаил Успенский
. . .Я прямо как чувствовал, что он непременно объявится в нашем околотке
именно сегодня. Потому что когда долго работаешь на одном и том же участке,
то начинаешь как бы предчувствовать неприятности.
Хотя участок мне достался тихий, спокойный, граничащий с зеленой зоной. И
народ здесь живет тихий, спокойный, вдумчивый - всякие ученые, преподаватели
и прочий образованный народ, от которого не приходится ждать драк стенка на
стенку, расчленения трупов, замерзания в пьяном виде и похищений с целью
выкупа. А в последние годы, когда моим подопечным вовсе перестали деньги
платить, то и квартирные кражи как-то сошли на нет. У нас даже алкаши какие-то
заторможенные.
Вот Ленин в свое время обозвал интеллигенцию нехорошим словом. А поработай
он в милиции хотя бы годик, то сразу бы по-другому заговорил. Нет, сказал бы
он, ну вас к дьяволу, товарищи, с вашими пролетариями-гегемонами, у которых
любимое развлечение - заколоть собутыльника вилкой и тут же уснуть, подложив
под щеку винегрет. Лучше дайте мне просвещенный контингент, а не то я вам еще
одну революцию заделаю.
В самом деле, часто ли вам приходилось видеть сообщения в уголовной
хронике вроде "Нигде не работающий доктор физико-математических наук вследствие
употребления спиртных напитков нанес своей сожительнице, преподавательнице
сольфеджио в музыкальной школе, тридцать восемь ножевых ранений"? Или, к
примеру, "Академик, ранее судимый, вооруженный газовым пистолетом, переделанным
под боевой, пытался ограбить торговый павильон"? Правильно, не часто. Поэтому
мои коллеги, несущие службу в более горячих городских точках, мне завидуют и
даже бездельником называют. С чем я решительно не согласен.
Все дело в профилактике, господа-товарищи.
Когда грянула перестройка и стало все дозволено, работенки, конечно,
прибавилось . Взять хотя бы тех же вампиров. Раньше лежали они тихонечко в своих
гробах, коротали вечность, а тут почуяли свободу, повылазили, стали отбивать
работу у станции переливания крови. И, главное, никаких денег донорам не
платят, шоколадок и талонов не выдают! А спрашивать-то будут с меня!
Но не на того напали, кровососы позорные.
Слышали, конечно, про "осиновую пулю"? Так это я ее придумал, Степан Его-
рыч Королев собственной персоной. Вообще-то это не пуля, а осиновая палочка
сантиметров пятнадцать длиной. Один конец заострен, на другом закреплен
обыкновенный посудный ершик, чтобы крепче продрало. Осину неплохо еще и чесночком
натереть. Заряжаешь такой штукой обыкновенный дробовик двенадцатого калибра,
направляешь на вампира, производишь предупредительный выстрел в самое сердце
- и где тот вурдалак? Корчится на полу, обугливается, а под конец весь
переводится на вонючий дым, так что и трупа никакого не остается.
Как меня только за эту "осиновую пулю" не честили! И колдуном обзывали, и
мракобесом, и даже хотели подвергнуть медицинскому переосвидетельствованию.
Дробовик, видите ли, нештатное оружие! Ну-ну. Погляжу я на вас, когда вы
против хорошо проголодавшегося упыря со штатным "макаром" попрете. Да хоть с
"Абаканом". Он ваши свинцовые пульки вам же в рожу и выплюнет. Нештатное. . .
Зато теперь на моем участке не то что граф Дракула не появится - и обычные-то
летучие мыши его на всякий случай за версту облетают!
Годится эта пуля и против оборотней. Поэтому они у нас в полнолуние не
бегают, отучились. Правда, одна бабушка все еще по старой привычке
перекидывается болонкой, но вреда от этого никому нет.
Одно время в канализационном люке напротив школы поселился было старик
Отморозке Он все детей, упавших в колодец, воспитывал: трудолюбивых награждал,
а ленивых наказывал. Дело хорошее, только не положено там жить. Я его из люка
вытащил, отмыл, побрил и в ту же школу сторожем пристроил.
А с домовыми, например, хорошо облаву на крыс устраивать. Главное, им
платить не надо: купишь на всю братию пару пакетов молока, они и довольны.
Ну, порчу и сглаз снимать наловчился - это само собой.
С чебурашками-полтергейстами у меня тоже разговор короткий. Берешь Уголов-
ный Кодекс, садишься посреди комнаты, в которой посуда летает, раскрываешь
наугад и начинаешь зачитывать вслух. Никакой Чебурашка не выдерживает.
Словом, все хорошо и спокойно у меня на участке, даже как-то слишком
спокойно. Вот уже и год кончается, а до сих пор ничего серьезного, тьфу-тьфу.
Но сегодня, под праздничек, что-то у меня внутри начало сосать и щемить.
Чувствую - найдется какая-нибудь нелюдь, чтобы мне напоследок всю отчетность
испортить.
В обед зашел на рыночек - на всякий случай. Люди спешат отовариться -
многим зарплату выдали аккурат в последний день. Захожу в павильон "Мясо". Там
все продавцы и рубщики по распоряжению начальства переоделись зайчиками:
натянули поверх телогреек и ватных штанов белые полотняные комбинезончики, а на
головы - шапочки с ушками. Очень мило получилось - все зайчики в кровавых
пятнах. Хотели как лучше, а настроение у меня испортилось.
Вышел на воздух. Навстречу из джипа-чероки вылезает хозяин рынка по имени
Вагиф:
- Здорово, начальник! Ты чего, Егорыч, такой задумчивый? Ты не трипперок
ли подхватил? Так это быстро лечится...
Счастливый он все же человек: не может представить себе другой причины для
задумчивости...
- Нет, - говорю. - Годы мои не те, чтобы веселые болезни подхватывать, на
покой пора. А вот скажи-ка лучше, мил-человек, не замечал нынче на рынке
ничего подозрительного?
- Не Замечал, - говорит. - У меня порядок. Пойдем коньяку выпьем,
настоящий коньяк прислали.
- Разве что в честь Нового года, - отвечаю.
Зашли к нему в контору, выпили, зажевали каким-то наперченным мясом.
Коньяк и вправду настоящий. Поговорили про дефолт, про зарплату, поругали власти,
похвалили напиток, ужаснулись ценам.
- Ничего, - говорит Вагиф. - Как-нибудь выживем. Всегда ведь жили, да?
Давай-ка я тебе еще во фляжку нацежу, а то сегодня холодно...
- Да уж не Баку, - отвечаю.
Зарядил он мою фляжку, попрощались мы, и двинулся я в дальнейший обход.
Ой, чую, не придется мне праздник встретить в кругу семьи, что-нибудь да
приключится. .. В груди стало тепло, а на душе морозно.
Вот навстречу Снегурочка движется какая-то странная. Все лицо размалевано,
губы кровавые, и руки держит как-то не так, и ноги переставляет не по-
хорошему. Уж не зомби ли, думаю? Где это она так свою голубую шубейку землей
извозюкала? Я свою любимую из могилки вырою...
Достал из кобуры кипарисовый крестик, подержал в руке. Если рядом зомби,
крестик начинает как бы нагреваться. Но нет, все в порядке, просто наугоща-
лась Снегурочка сверх положенного...
За Дедами-Морозами тоже глаз да глаз нужен. Вон один идет, а в мешке у
него что-то трепыхается. Идет к автобусной остановке. Здоровый мужик. И шуба
богатая. Почему же он не на машине?
Обгоняю его, заглядываю в лицо, останавливаю, представляюсь.
- Что у вас в мешке, гражданин Дед-Мороз?
А он мешок на снег поставил, подбоченился, да как заорет:
- Свинья!
Вот ведь гад! С одной стороны вроде бы правду сказал, а с другой -
оскорбил представителя правоохранительных органов при исполнении в результате
непереводимой игры слов!
- Посмотрим, - говорю, - какая такая свинья. Открывай мешок.
- Да правда свинья, начальник. Домой тороплюсь, зарезать надо по-срочному,
Новый год на носу!
- Давай-давай, развязывай.
Внимательно осматриваю содержимое мешка. Свинья как свинья. Молодая.
Чистенькая. Никаких каббалистических знаков на ней не начертано, никаких
пентаграмм и римских крестов. И очень хорошо, что не начертано, потому что если
нарисовать на свинье кровью белого попугая четыре пентаграммы, руну "зиг" и
римский крест, да зарезать эту свинью под Новый год с последним ударом часов,
то можно вызвать в мир не кого-нибудь, а самого демона Малакиеля, и тогда не
будет людям никакого праздника, а будет одно расстройство.
- Где взял? - спрашиваю.
- Где взял, где взял! Купил! - нахально отвечает Дед-МороЗ.
- Документы на животное имеются? Накладная?
- Ну ты, начальник, даешь! Откуда же у свиньи документы? Она же не
гражданин !
- Ладно, - говорю. - Сейчас разберемся.
Я все необходимое всегда ношу с собой. Частично в кобуре, частично в
серебряной плоской шкатулочке. И вынимаю из шкатулочки припасенный аж с
последнего отпуска на юге дубовый уголек и наношу этим угольком на свиной бок знак
Иджеббала Зага, подчиняющий всех зверей (кому интересно, может прочитать об
этом знаке в книжке про Конана-варвара).
И свинья, естественно, начинает говорить человеческим голосом:
- Я, свинья Митродора, украдена сегодня утром в деревне Чистые Понты у
фермера Митрофанова гражданином Сироткиным Пэ Фэ, ранее привлекавшимся к
уголовной ответственности за аналогичное преступление...
Дед-Мороз Сироткин Пэ Фэ так охренел, что даже не подумал сопротивляться,
потащил свою преступную добычу под моим конвоем в опорный пункт, а спасенная
на какое-то время свинья Митродора и в мешке продолжала смело обличать его
противоправные деяния.
С протоколом и прочим провозились до темноты. Ребята ругаются: да, мол,
воистину ты нам свинью подложил на праздничек! Но ты, Егорыч, конечно,
колдун!
Потом я еще нескольких Дедов-Морозов на улице подробно проверил. Потому
что под видом Деда-Мороза может запросто скрываться Бабай. Оба старики, оба с
мешками - поди разбери! Родители пригрозят ребеночку, что его Бабай заберет,
а Бабай услышит, оденется Дедом-Морозом и взаправду заберет. И удастся ли мне
после этого вернуть непослушное дитя - еще вопрос. Да и была охота тащиться к
Бабаю на восьмой километр!
Завернул в кафе, съел пару беляшей, подогрелся из фляжки. Убеждаю себя,
что все хорошо, но убедить никак не могу. Злиться уже из-за этого начал, к
людям зря придираться. Вокруг петарды хлопают, ракеты летают, а меня все
угомон не берет.
Посмотрел на небо, изучил расположение звезд и планет. Каждая в своем
доме , перестановок не наблюдается. Тревожных знамений тоже нет.
Наконец ноги вывели меня к нашему снежному городку. Он у нас маленький,
скромный, не то, что в центре. И елка не слишком-то высокая, зато настоящая.
И игрушки бумажные, школьниками изготовленные. И скульптуры снежные, не
ледяные - грубоватые. Потому что вырезают их местные невеликие мастера. И до сих
пор они в снегу ковыряются, потому что у нас вечно все в последнюю минуту
доделывают .
И тут меня осеняет.
И тут я догадываюсь, промучившись целый день, что же именно должно
произойти и где.
Да Здесь и должно. Прямо под моими окнами.
- Здорово, ребята! - приветствую я снежных скульпторов. - Чего по домам не
идете?
- Да вот сейчас дракончика водой обольем и пошабашим...
- А вот не могли бы ради общего блага еще маленько потрудиться? Я вам
сейчас все растолкую. И коньячок у меня для вас имеется - домашний, не паленый,
вкусный...
В общем, еще часок мы с ними провозились, посмотрели на результат работы,
я еще малость помудровал над ним, пустил фляжку по кругу - и мы разошлись.
Супруга, конечно, поворчала, что от меня попахивает, но быстро простила.
Тем более что и гости начали подтягиваться - Шумаковы, Бубенины, Димитриади,
старый бобыль полковник Ерастов. Детки на праздничек внуков подкинули, внуки
на лоджии устроили полигон для китайской пиротехники.
А я нет-нет, да и выскочу из-за стола на лоджию - и за внуками
присмотреть , чтобы без глаз не остались, и за снежным городком понаблюдать.
Объявишься, думаю, никуда не денешься...
Выпиваем, гуся с яблоками делим, телевизор гоняем с программы на
программу. Но сколько ни гоняй - там одно да потому. Саша с Лолитой, "нанайцы" и
эта... как ее... не к столу будь помянута...
Я на спиртное не особенно налегаю, потому что кимарить мне нынче никак
нельзя. Встретили Новый год и по-камчатскому, и по-нашему, и по-московскому.
Внуки угомонились и уснули в одежде. Полковника Ерастова проводил к нему на
восьмой этаж. Потом вышли все на улицу, к елке. Народ веселится, даром что
академики. Песни кричат. Где-то среди них и мой клиент скрывается, только
рано ему еще за дело приниматься.
Вернулись домой.
- Ты ложись, - говорит жена. - Не хватало тебе еще с посудой возиться!
- Да нет, - отвечаю, - уберусь пока потихоньку, а уж потом...
Надел фартук, перетаскал все со стола на кухню. С мелкими тарелками
покончил, перешел на крупный калибр. В окно то и дело выглядываю. Но уследить все-
таки не успел.
Истошный крик слышу на улице. Выглядываю. Снежный городок опустел, все
отсыпаться пошли. Один мой бедолага, как и ожидалось, попался. Орет! А куда он
денется?
Не спеша надеваю шинель, принимаю официальный вид и выхожу на улицу. Даже
понятых мне искать не пришлось - люди от крику на улицу сами повыскакивали.
Подхожу ближе.
- Так вот ты какой, Новогодний маньяк! - говорю. - Нет, граждане, самосуда
мы не допустим...
Двадцать лет его ловили или даже больше. Когда я на службу в ментовку (она
тогда еще "ментовкой" не называлась) пошел, он уже объявился в городе,
Новогодний маньяк.
Человек я, как вы поняли, немолодой, и не могу так свободно рассуждать на
всякие сексуально-половые темы, как люди в телевизоре. Все-таки "про это"
говорить надо в узкой компании, а того лучше - вообще помалкивать. Но попробую
объяснить.
Маньяки бывают всякие - педофилы, зоофилы, некрофилы, геронтофилы,
фетишисты - ну да про них во всех газетах пишут.
А наш оказался особо редкой породы - криофил. Любитель холодненького.
Сначала дети стали жаловаться - выпадет снег, скатают они снежную бабу,
приладят ей глазки, ручки и нос-морковку, а ночью какой-то гад ее повалит и
всю как есть изнахратит. Всю ночь носится по городу и творит свой сексуальный
беспредел.
Дальше - больше. Мало ему стало простых снежных баб - приспособился
негодяй и к художественным снежным фигурам, поставленным вокруг елки. И так он
над ними неистовствует, так лютует! И не смотрит, кто перед ним! Буратино так
Буратино! Медведь так медведь! Илья Муромец так Илья Муромец! Царевна-лягушка
так царевна-лягушка! Пристроится и долбит так, что они аж трескаются!
Власти тогда встревожились и велели на всякий случай усилить наблюдение за
статуей Ленина, хотя гранитом разборчивый криофил брезговал.
И никак не удавалось его поймать, схватить за... Чуть не сказал "за руку".
Засады делали. Народных дружинников задействовали. Поставим пост в
Октябрьском районе, а он в Кировском себе ледяную оргию устроит. Пасем Кировский, а
он уже в Центральном! И не боится ничего. Вот и теперь, когда пошла мода
устанавливать на Новый год прекрасные ледяные фигуры рядом с магазинами, на
освещенных улицах, он даже их осквернить ухитрялся! Помните ледяного ковбоя в
настоящих джинсах возле фирменной лавки? Так сдернул маньяк с ковбоя джинсы-
то и опустил!
Наше начальство даже выписало из Москвы специального психиатра по
маньякам. Этот психиатр едва ли не самого Чикатилу вычислил, а тут сдался. Чуть
все хозяйство себе не отморозил, пытаясь проникнуть в психологию криофила.
Потом он нам лекцию читал: дескать, в детстве наш извращенец испытал сильное
душевное волнение, когда посмотрел мультфильм или про Снежную королеву, или
про Снегурочку. И так ему глубоко в душу этот образ запал, что на живых людей
или даже мертвых он смотреть не мог. Поэтому и удовлетворялся исключительно
снежными и ледяными изображениями, а летом сильно страдал от их отсутствия.
Мог бы, между прочим, завербоваться на полярную станцию...
Мой участок единственный остался, который он не охватил. Слышал, небось,
про Степана Королева, оттого и не решался. А тут обнаглел от безнаказанности,
решил мне нос утереть. Но Степан Королев и не таких окорачивал! Кстати,
догадываетесь , отчего Лихо - Одноглазое?
В общем, получил я под пенсию очередное звание и был за поимку криофила
(фамилию я уж указывать не стану) награжден медалью "За сомнительные услуги"
третьей степени.
Нет, не стану рассказывать, как я его приморозил. Секрет фирмы. Лучше не
угадывайте. Нет, не жидкий азот. Нет, не сухой лед. Надо первоисточники
читать .
Особое спасибо хочу сказать нашим снежным скульпторам. Тут даже не в
коньяке дело. Я, когда свою ловушку задумал, "на слабо" их взял. Слабо вам,
говорю, Венеру Милосскую изобразить?
Оказалось - не слабо.
Литпортал
СНЕГУРОЧКА
Вениамин Каверин
Петя Круглов, молодой ученый, приехавший в Ленинград, чтобы получить вечный
лед, без которого, как это недавно выяснилось, он не мог закончить свой
аппарат , целый час в ожидании директора бродил по Институту Вьюг и Метелей. Он
узнал много интересного. Вечный лед есть и никому не нужен, но выдать его
нельзя, разве заимообразно. Впрочем, заимообразно тоже нельзя, потому что
московский вечный лед на десять тысяч лет моложе ленинградского и менять никто
не захочет. Просить нужно не меньше килограмма, иначе не оформит бухгалтерия.
Директор института Малахов - душа-человек, но со странностями: летом зол и
меланхоличен, зимой свеж и болтлив, любит холод и всегда удивляется, что
сотрудники предпочитают отдыхать летом.
Институт был прекрасный, недавно построенный, с просторными коридорами,
переходящими в маленькие залы, где можно было посидеть, покурить. Залы особенно
понравились Пете, у которого это занятие - думать и курить - всегда занимало
в жизни немалое место. Из окон был виден пляж под Петропавловской крепостью,
и, когда секретарша сказала "зайдите попозже", Петя решил искупаться. Это
тоже было одно из любимых занятий.
После хлопот в институте, где все были заняты делом, ему показалось
странным увидеть сразу так много голых людей, лежавших или бродивших по пляжу.
Петя разделся, нырнул чуть ли не до середины Невы, а потом долго лежал на
спине, наслаждаясь прохладой. Наконец он вылез на берег и сел, обхватив руками
колени. Голенькая девочка лет четырех играла недалеко от него: сделала печку
из песка и сажала в нее куличи. Он подсел к ней и тоже сделал большой
красивый кулич.
- Как тебя зовут?
- Надя. А тебя?
- Петя. А где твоя мама?
По-видимому, маме было запрещено солнце, потому что она сидела под
китайским зонтиком, с книжкой на коленях, в светло-желтом платье, лежавшем ровным
кругом на песке, точно она сперва покружилась, а потом села, как это сделала
бы девочка, впервые надевшая длинное платье.
Это и было первое впечатление: два светлых круга - зонтика и платья - и
тонкие руки с книгой, опустившиеся на колени. Потом он увидел ее лицо,
задумавшееся, с нежным овалом, приятное, но обыкновенное, как ему показалось.
- Это не мама.
- А кто же?
- Соседка. Она под зонтиком, но не потому, что больна. Просто она
Снегурочка и боится растаять. Она бы давно растаяла, но меня не с кем оставить. Мама
уехала на несколько дней.
Больше они не стали печь куличи, а построили дом с настоящей дверью из
спичечного коробка, которая открывалась и закрывалась. В таком доме мог жить кто
угодно, даже мышка-норушка, но они поселили туда двух человек, тоже из
спичек, а третий, с длинным носом, устроился на крыше.
Снегурочка иногда отрывалась от книги и смотрела на них, и тогда Петя
начинал говорить с Наденькой, волнуясь и слыша свой неестественный голос. Он бы
давно подошел, но эти трусики! И, главное, эти ноги - голенастые, как у
страуса, с некрасиво отогнутыми большими пальцами и длинными - он носил сорок
шестой номер - ступнями! Наконец решился.
- Извините, мы не знакомы. Но Наденька сказала мне, что вы... Я прежде
никогда не видел, только в театре. Она говорит... Не знаю, это очень странно...
будто вы можете растаять...
- Да. А почему вам кажется это странным?
Она была беленькая, а ресницы черные, и каждый раз, когда она взмахивала
ими, у Пети - ух! - куда-то с размаху ухало сердце.
- Но неужели ничего нельзя сделать?
- Едва ли. Вообще, если бы не Доброхотовы - это Наденькины родители, - я бы
давно растаяла. Они уехали, а Наденьку взять с собой почему-то было неудобно.
Вот они и попросили. Но, знаете, как это было трудно!
- Кого же они попросили?
- Деда Мороза.
- Здравствуйте! - смеясь, сказал Петя. - Это еще что за личность?
- А это очень почтенная личность. Он сейчас директор Института Вьюг и
Метелей. Или, кажется, заместитель директора по научной части.
- Как его фамилия?
- Малахов.
- Николай Остапыч?
- Да.
- Так это он разрешил?
- Да. Но только до августа.
- Как до августа? Значит, осталось только четыре дня?
- Разве? Ах да!
Она печально взглянула на него, и у Пети снова взлетело, а потом - ух! - с
размаху ухнуло сердце.
Малахов, плотный, с седеющей бородой, с крепким бесформенным носом между
розовых щек, встретил его, бесцеремонно подняв навстречу руку с
растопыренными короткими пальцами. Это значило - пять минут, больше он, к сожалению,
уделить не может.
- Да, очень интересно, желаю успеха, - выслушав Петю, сказал он. - Но этими
делами у нас занимается Отдел Ледников. Вы там были?
Петя ответил, что был и что оттуда его направили в Отдел Ледников и
Льдинок , а там сообщили, что без директора нельзя выдать ни грамма.
Малахов пожал плечами.
- Ладно, давайте ваше заявление сюда, - сказал он, быть может, почувствовав
железную хватку в этом молодом человеке, уставившемся на него упрямыми
детскими глазами. "Выдать", - написал он и вернул Пете заявление. - Честь имею.
Но Петя сделал вид, что не понимает этого старомодного выражения.
- Николай Остапыч, извините, у меня к вам еще одно дело. - Он рассказал о
Снегурочке. - В сущности, речь идет только о продлении срока. Ну, скажем, до
осени.
Малахов усмехнулся:
- Знаем мы эти продления: сперва до осени, потом до зимы, а зимой... Не
могу.
- Николай Остапыч!
- Послушайте, хотите вы выслушать совет старого человека? Не связывайтесь!
У нее нет ни паспорта, ни свидетельства о рождении. Она числится давно
растаявшей, и то, что она сидит где-то на пляже под солнцем, - вообще бессмыслица,
противоречащая всем законам природы. И потом вы кто, кандидат?
- Да.
- Вот видите, - сказал Малахов. - А она? Сейчас она Снегурочка и мила, а
пройдет полгода, и она превратится в самую обыкновенную снежную бабу.
- Николай Остапыч! - Петя приготовился долго говорить.
- Не могу. - Малахов позвонил, вошла секретарша. - Проводите товарища. Не
могу.
Еще утром, до института, он съездил на Васильевский, в Мастерскую
Искусственных Снежных Обвалов, и там ему показали одну интересную штуку. Теперь,
вернувшись в гостиницу, он принялся чертить ее на папиросной коробке. Что,
если этой штукой в его аппарате можно заменить другую, более сложную штуку? В
два часа ночи он скомкал чертежик: нельзя. И он вытянулся между простынями,
убедившись с удовольствием, что кровать достаточно длинна и его ноги,
следовательно , не будут торчать между прутьями, как это нередко случалось.
Всегда он засыпал очень быстро. Для этого нужно было только перестать
думать и начать вспоминать. Но сейчас, когда он начал вспоминать, девушка под
китайским зонтиком появилась перед ним, как будто только и дожидалась, когда
Петя ляжет и закроет глаза. Она сидела, опустив книгу на колени, и солнце, от
которого она заслонилась, все-таки золотило волосы, разделенные нежной
полоской пробора.
Петя был холост, хотя и полагал, что жениться, по-видимому, необходимо. Но
ему казалось, что жена изменит весь уклад его жизни. Уклада никакого не было,
а была полупустая комната, а в ней горы разного происхождения и назначения:
горы окурков, горы книг на полу, на окне, на диване, горы грязного белья, над
которыми Петя скорбно задумывался раз в полгода. Уклад фактически заключался
в том, что, придя с работы, Петя укладывался на диван, курил и думал. Но как
раз это, быть может, и не понравилось бы жене, которая могла заговорить с ним
или даже потащить куда-нибудь в гости. Думая о женитьбе, он всегда жалел
себя, что вообще случалось с ним очень редко. Но на этот раз он пожалел не
себя, а Снегурочку, которая, по-видимому, должна была все-таки растаять. Ему
стало жарко от этой мысли; он взволновался и уснул, как всегда, когда начинал
волноваться.
И вот тут случилось то, что все равно случилось бы, даже если бы он не
уснул: по радио сообщили, что завтра над Ленинградом в таком-то часу пронесется
шквал силой во столько-то баллов. О шквалах обычно не сообщают по радио, а
тут не только сообщили, но даже посоветовали: птицам сидеть по гнездам, а
ночным сторожам привязать к ногам что-нибудь тяжелое, потому что они, как
известно, не могут уйти с поста даже в самую плохую погоду.
Выспавшись, он с утра поехал За вечным льдом и заодно в Мастерскую Снежных
Обвалов поговорить о своем аппарате. Заведующий был занят на производственном
совещании, но Петя не потерял времени даром. Чертежик был разглажен на
колене, и сказалось, что он все-таки может пригодиться, но не Пете, а как раз
заведующему, довольно мрачному парню, тоже строившему прибор, причем, кажется,
без благословения начальства, фамилия его была Туманов. Он долго слушал Петю
с недоверием и вдруг просиял, сказавшись очень симпатичным со своей слегка
скошенной квадратной физиономией.
- Вот это да! - сказал он с восхищением и сразу же стал совать в чертежик
какие-то кривули, которые должны были довести до конца Петину мысль. -
Спасибо . Послушайте, а с чего это вы?
- Да просто так, - сказал Петя. - Я подумал, что вам пригодится.
- Пригодится! Да ведь вы же как дважды два доказали, что мы запутались в
ерунде. Теперь все решено! И как просто! Главное, старик - вот кто будет в
восторге!
- Какой старик?
- Малахов. Это его работа. То есть моя, но все равно как бы его. Он мой
научный руководитель.
- Дед Мороз?
- Ну да. Что с вами? Вы побледнели.
- Это потому, что мне захотелось спать. Мне всегда хочется спать, когда я
волнуюсь.
- Почему вы волнуетесь?
- Потому что...
И Петя рассказал о Снегурочке.
- Подпишет, - решительно скосив челюсть, заявил Туманов.
- Вы думаете?
- Уверен. Он же не знает, что вы гений.
- Ну вот еще!
- Без шуток. Черт побери, какая красота! - сказал он, снова уткнувшись в
чертежик. - Поехали.
- Куда?
- К Деду. Беру на себя! Подпишет!
Он не дал Пете зайти к Малахову и действительно через несколько минут
вернулся от него с подписанным приказом. Вот он.
"Пункт 1. Приказываю с 26 сего июля 1965 года, - было напечатано большими
красивыми буквами, чем-то напоминавшими снежные кристаллы, - считать Снегу-
рочку, сидящую под китайским зонтиком на пляже у Петропавловской крепости,
самой обыкновенной гражданкой женского пола, без особых примет.
Пункт 2. Анкетные данные: имя, отчество, фамилия - Снежкова Лина
Николаевна. Время и место рождения - неизвестно. Социальное положение - служащая.
Отношение к воинской повинности - не подлежит".
Подписи и М.П. - место печати.
- А почему Снежкова?
- Их всех выписывают Снежковыми. Ну как еще? Снегурочкина? Если вам не
нравится, переделаем. Но ведь она все равно за вас выйдет замуж. Будет Круглова.
- А если не выйдет?
- Разве еще не согласовано?
Петя покраснел.
- Не совсем.
- Какая разница? Останется Снежковой.
- А почему служащая?
- Поправим, если хотите. Домхоз?
- Нет уж, пускай служащая. А почему Лина?
- Это я виноват, - немного смутившись, сказал Туманов. - У меня дочка Лина.
А отчество - малаховское, как обычно, Николаевна. Они же, в сущности, все его
дети. Другое нехорошо.
- А именно?
- Долго объяснять. Пошли к секретарю. Он слепой и, может быть, не заметит.
Но секретарь, даром что в снеговых очках, оказался не такой уж слепой,
потому что, прочитав приказ, вернул его Туманову, свирепо сказав:
- Не выйдет!
- Почему? Ведь Николай Остапыч подписал?
- Да. Очевидно, забыл, что снежные деревья давно отцвели.
- Вы имеете в виду Снежную Красавицу? Симфориканус рацемозус?
- Да.
- Ничего не понимаю, объясните, - попросил Петя.
- Да что там, формалисты проклятые! - отведя его в сторону, проворчал
Туманов . - Вы понимаете, к таким приказам вместо печати прикладывается веточка
снежного дерева, а сейчас конец июля, и оно отцвело. Послушайте, а может
быть, его можно нарисовать? - повернувшись к секретарю, сказал он. - У меня
один парень рисует в Мастерской, что твой Репин. Как живое будет! Сам дьявол
не отличит!
- Дьявол - может быть, а вот милиция отличит. Вы же на основании этого
приказа будете паспорт хлопотать?
- Будем.
- Ну вот. - Секретарь снял очки, зажмурился от света и поманил Туманова
пальцем. Без очков он не казался свирепым. - Попробуйте наведаться к Башлыко-
ву, - тихо сказал он. - Он всю жизнь возится со Снежными Красавицами. Может
быть, он вам поможет.
- Какой Башлыков?
- Из Отдела Узоров на Зеркальном Стекле.
- Он же на пенсии!
- Вот об этом с ним как раз говорить не следует. А то вы можете получить не
снежное, а фиговое дерево! - смеясь, сказал секретарь.
- Понятно, - сказал Туманов. - Спасибо. Пошли.
Можно было ожидать, что в саду Башлыкова из Отдела Узоров снежные деревья
стоят рядами, поднимая свои крупные белые чашечки среди вырезанных зубчатых
листьев. Петя не удивился бы, увидев в этом саду снежных коз, гуляющих по
дорожкам, усыпанным снежной крупой. Ничуть не бывало! В самом обыкновенном
палисаднике их встретил старичок с сиреневой сливой-носом. Уже по этому носу
видно было, что с ним лучше не говорить о пенсии. Он усадил их, разлил
холодное пиво, достал телятину и стал рассказывать, как он превосходно живет.
Времени сколько угодно, и он даже стал учиться на виолончели, потому что это
инструмент , на котором можно, почти не умея играть, тем не менее, играть очень
прилично. Языки его тоже интересуют, особенно японский, который, говорят, по
упрощенному методу можно изучить в две недели.
Незаметно было, что он хотя бы в малой степени интересуется, зачем к нему
зашли молодые люди, и Петя, ненавидевший неопределенные разговоры, послал
Туманову тоскливо-вопросительный взгляд. Наконец добрались до дела. Башлыков
выслушал, но как бы невнимательно, с оттенком иронии, заметно усилившейся,
когда Туманов упомянул, между прочим, что без него, Башлыкова, совершенно
запутались среди снежных узоров на зеркальном стекле.
- Н-да. Для снежного дерева, конечно, поздновато, - сказал он. - Но, как
говорится, будем посмотреть. - Он поднял вверх сухонький палец и повторил
хвастливо: - Да-с, будем посмотреть.
И, выйдя в соседнюю комнату, он вернулся через несколько минут с веточкой
снежного дерева. Это был самый обыкновенный симфориканус рацемозус, но ведь
когда смотришь на снежное дерево, всегда кажется, что оно может расти только
в сказках. Академик Глазенап, например, давно доказал, что оно как две капли
воды похоже на невесту в подвенечном уборе. Но еще больше оно похоже на
невесту, которая наклонилась, чтобы подколоть свой подвенечный убор, и
выпрямилась, блестя глазами и раскрасневшись. Раскрывающиеся трубочки цветка
осторожно откидываются назад, а розовые пестики покрыты одним из самых изящных
узоров, вышитых Дедом Морозом в незапамятные времена.
- Вот-с! - сказал Башлыков с гордостью. - Какова?
Петя сказал, что красивее этой веточки он ничего в жизни не видел.
- Да-с. И притом единственная. Вам повезло! И не только единственная.
Последняя в Советском Союзе. - Июль!
Это было впервые в жизни - перебежать улицу с сильно бьющимся сердцем и,
ринувшись наискосок через пляж, радостно вздохнуть, увидев вдалеке крутящийся
китайский зонтик. Осторожно держа перед собой приказ с приколотой к нему
веточкой , широко улыбаясь, Петя подошел к Снегурочке и...
И вот тут случилось то, о чем накануне сообщили по радио, и что все равно
случилось бы, даже если бы по радио ничего не сообщили: налетел шквал.
В пригородах он сорвал восемнадцать крыш, хотя на четырнадцати из них были
предусмотрительно навалены кирпичи, старые железные кровати и прочая рухлядь.
В Торфяном он забросил на колокольню двух козочек, которые очень удивились,
увидев свой поселок с высоты: им казалось, что они живут в одном из самых
красивых мест на земном шаре. Он сорвал вывеску с пивного зала на улице
Гоголя и перенес ее на сберкассу, так что всем идущим в пивной зал захотелось
положить свои сбережения на книжку, а всем идущим в сберкассу, захотелось
выпить .
Но, конечно, самое недопустимое заключалось в том, что он вырвал из Петиных
рук приказ, а из рук Снегурочки - китайский зонтик. Приказ он отправил в небо
над шпилем Петропавловской крепости, а зонтик - тоже в небо, но над шпилем
Адмиралтейства. Трудно сказать, что было страшнее для Снегурочки, а стало
быть, и для Пети. Правда, веточка была теперь приколота к приказу, но ведь он
еще не был вручен! Без зонтика она еще могла растаять!
Очевидно, не было другого выхода, как взлететь, и Петя взлетел - вот когда
пригодились ему длинные ноги! Это был так называемый тройной прыжок. Но
такому тройному прыжку позавидовал бы сам Арнольд Кузьмин, который недавно в
матче СССР - Америка побил мировой рекорд в этом виде легкой атлетики.
Прыжок был: пляж, крыша Эрмитажа, шпиль Адмиралтейства. Здесь был пойман за
ручку зонтик. На обратном пути, действуя им, как управляемым парашютом, Петя
подхватил приказ, чуть не угодивший в миску с окрошкой, которую ел какой-то
голландец в ресторане на крыше "Европейской".
Взволнованный, поправляя сбившийся на сторону галстук, Петя вернулся к
Снегурочке . Она прочла приказ и заплакала, конечно, от радости. Как известно, у
людей слезы соленые, а у снегурочек - пресные, вкуса талой весенней воды. Но
она плакала, и слезы становились все солоней. Петя обнял ее - очевидно,
прыжок придал ему смелости - и на своих губах почувствовал вкус этих слез. Он
был талантлив, умен, его считали надеждой науки. Но даже если бы он не был
надеждой науки, все равно он догадался бы, что, если слезы становятся
соленые , значит. Снегурочка постепенно превращается в самую обыкновенную
гражданку женского пола, без особых примет.
На следующий день они отправились в Парголово, где у родителей невесты был
свой маленький домик. Дети выросли, разъехались, и нет ничего удивительного в
том, что старику пришла в голову счастливая мысль вылепить дочку из снега.
Нехорошо было бы уехать в Москву, не простившись с ними! Но в Парголово
необходимо был съездить и по другой причине. Без свидетельства о рождении трудно
получить паспорт, а без паспорта невозможно прописаться, тем более в Москве.
У Снегурочки не было этого свидетельства. Между тем в Парголове нашлись люди,
которые могли удостоверить, что в таком-то году, такого-то числа, в таком-то
дворе она была действительно вылеплена и действительно из снега. Это были
мальчишки, игравшие в тот день в снежки на дворе.
...Нужно было еще поездить по магазинам лабораторного оборудования, а в
институте отметить командировку.
Наденькину маму нужно было встретить, а она вернулась из Парижа и только о
дамских платьях рассказывала сорок минут. К Туманову просто необходимо было
Заглянуть хоть на десять минут, поблагодарить и проститься. Башлыкову нужно
было оставить что-нибудь на память, а ведь это очень трудно - купить подарок
пожилому мужчине, изучающему японский язык и прилично играющему на
виолончели .
Словом, Петя был еле жив, когда в половине первого ночи он полез на верхнюю
полку в "Стреле", стараясь не задеть длинными ногами соседей. На нижней,
положив ладонь под щеку, спала Снегурочка, опустив нежные темные овалы ресниц.
В вагоне было жарко, и, свесив голову с полки, Петя время от времени
посматривал на нее с беспокойством. Приказ приказом, а остерегаться все-таки не
мешает. Не растаяла бы! Он не выдержал, слез и осторожно погладил ее тонкие
руки. Но руки были теплые и даже - или Пете показалось?.. - слабо пожали его
широкие, здоровенные лапы.
"Может, все-таки на Север податься? - подумал он, вернувшись и натягивая на
себя одеяло. - Отказался, дурак, когда меня в Новосибирск приглашали! Ну и
что ж, а теперь соглашусь... Холодильник купим, - думал он, засыпая. - В
город Снежное будем ездить, Снежнянского района. Летом на снежные вершины
полезем. У меня второй разряд по туризму есть? Есть. Снегирей купим. Хотя снегири
тут, кажется, ни при чем. Все равно ей будет приятно".
Колеса стучали успокоительно, весело и тоже все про снегирей, снегопады,
город Снежное, снежных коз, живущих на снежных вершинах...
ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА
ДОМА
Н.В. Одноралов
Почти 200 лет прошло с тех пор, как русский ученый Борис Семенович Якоби
открыл способ электролитического получения копий в металле. Новый способ
назвали гальванопластикой, так как осаждаемая в процессе электролиза медь
пластически точно воспроизводила изделие, отпечаток которого был в форме.
Гальванопластическим способом можно изготовить самую разнообразную
скульптуру или металлические украшения.
Формы для отложения металла готовят из гипса, воска, парафина, пластических
масс, пластилина, но особенно удобен для форм герметик «Виксинт», обладающий
хорошей пластичностью.
Для придания электропроводности формам применяют графит или бронзовый
порошок. Смонтировав гальванопластическую установку, каждый сумеет не только
снимать копии с художественных металлических, гипсовых, пластмассовых и других
изделий, но и, вылепив в пластилине или глине модель, сможет свою работу
затем перевести в металл техникой гальванопластики.
Гальванопластическим способом выполняют множество работ, например,
превращают обычные кружева в металлические и ими украшают рамы для картин или
шкатулки, изготавливают филигранные ажурные изделия — броши, серьги, браслеты.
Кроме этого, гальванопластикой получают в металле различные рельефы, снимают
копии с памятных медалей и, наконец, создают круглую (объемную) скульптуру.
ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
И РЕЖИМ РАБОТЫ
Гальванопластические работы проводят в сосудах-ваннах, имеющих обычно
прямоугольную форму. Но годятся сосуды и другой формы. Емкость сосудов-ванн
определяется объемом тех предметов, которые репродуцируют. Для снятия копии с
медалей подойдут стеклянные цилиндрические банки емкостью 4-5 л, а при
репродуцировании небольших барельефных работ — 10-20 л.
В качестве ванн используют не только стеклянные сосуды, но и керамические
(глазурованные), пластмассовые, в частности, коробки от аккумуляторов или же
сварные емкости из листового винипласта, а также деревянные ящики, покрытые
битумом.
Для осуществления электролиза понадобится источник постоянного тока низкого
напряжения (3-6 В), для чего подойдут достаточно мощные селеновые или другие
выпрямители.
Наиболее доступны домашнему гальванику выпрямители для зарядки
автомобильных аккумуляторов (они дают ток до 7 А при напряжении 6 В) или сухие элементы
(для небольших работ).
Регулирование силы тока, плотность которого при работе составляет 1-2 А на
1 дм2, обычно производится с помощью ползунковых или водяных реостатов.
Для измерения силы тока устанавливают амперметр постоянного тока, а для
наблюдения за напряжением — вольтметр (смотри схему гальванопластической
установки, приведенную на рис. 1).
Рис. 1. Схема гальванопластической установки: 1 — ванна; 2 —
анод; 3 — катоды-формы для наращивания меди; 4 — источник
постоянного тока; 5 — вольтметр; 6 — амперметр; 7 — реостат.
Форму (катод) и медный электрод (анод) укрепляют в ванне на подвесках,
медный электрод — на медном или латунном проволочном крючке так, чтобы отверстие
в электроде и крючок не касались электролита во избежание разъедания крючка.
Форма подвешивается на медной или латунной проволоке на расстоянии 15-20 см
от электрода.
Анодом для медной гальванопластической ванны служит медная пластина
толщиной от 3-4 мм и больше.
Форму из воска или гипса предварительно делают электропроводной, покрывая
слоем материала, проводящего электрический ток, этот слой и присоединяют к
отрицательному полюсу.
СОСТАВ ЭЛЕКТРОЛИТА И
ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЕ
Медный электролит для гальванопластических работ приготовляют на основе
медного купороса с добавкой серной кислоты, повышающей электропроводность
электролита.
Для медного электролита понадобится сульфат меди (медный купорос) — на 1 л
воды 150-180 г. Растворение сульфата меди лучше всего вести в горячей или
теплой воде. После полного охлаждения раствора и доведения его до комнатной
температуры электролит фильтруют через ткань и затем в него осторожно вливают
серную кислоту. Серную кислоту следует вливать медленно, тонкой струёй во
избежание быстрого разогревания электролита и его разбрызгивания, что может
вызвать тяжелые ожоги.
В медных сульфатных ваннах содержание серной кислоты поддерживают в
пределах 35-40 г/л (плотность кислоты 1,84 г/см3) .
Растворимость сульфата меди значительно снижается с увеличением количества
кислоты. При повышенном содержании сульфата меди он выкристаллизовывается на
стенках ванны и, что хуже, на аноде, затрудняя процесс электролиза.
Избыток серной кислоты в ванне вызывает хрупкие и недоброкачественные
отложения меди из-за водорода, интенсивно выделяющегося на катоде, особенно при
работе с повышенными плотностями тока. При недостаточной концентрации серной
кислоты в электролите образуется рыхлый и пористый осадок меди, непригодный
для практических целей.
Для повышения качества меди иногда применяют добавки, например спирт в
количестве 8-10 г/л. Наличие спирта значительно улучшает качество меди, делая
ее мелкокристаллической и более плотной. Добавку спирта вводят не более
нормы, так как его избыток делает медь хрупкой.
Иногда в электролит попадают примеси в виде органических веществ, вредно
влияющих на работу электролита. К таким веществам относятся клей, некоторые
сорта резины и пр. Для устранения подобных примесей подогретый электролит
окисляют перманганатом калия (2-3 г на 1 л электролита) или удаляют их с
помощью мелко истолченного активированного угля (2—3 г/л), после чего
электролит фильтруют.
В обычных гальванопластических электролитах поддерживают температуру на
уровне 18-20°С. Она может повышаться до 25-28°С в результате выделения
теплоты при прохождении электрического тока через электролит.
Фильтрование электролита должно осуществляться возможно чаще, чтобы удалять
из ванн осадок — шлам, накапливающийся в виде порошкообразной меди, графита и
пыли.
Чем выше плотность тока и чем интенсивнее растворяются аноды, тем больше
шлама собирается в ванне (особенно это наблюдается при использовании
низкосортной анодной меди).
Как правило, шлам оседает на дно ванны, но более легкие его частицы,
находясь во взвешенном состоянии, благодаря конвекции перемещаются к катоду, что
вызывает засорение гальванопластической меди.
Шлам, соприкасаясь с отлагающейся на катоде медью, включается в металл,
приводя к образованию шероховатостей и шишек, которые мешают дальнейшему
равномерному отложению металла. Кроме того, графит, применяемый как
электропроводящий слой для форм, также загрязняет электролит, вкрапливается в металл и
способствует получению шероховатостей поверхности. Поэтому фильтрование
электролита имеет важное значение для создания доброкачественных отложений меди.
Обычно фильтрование производится сифонным переливанием электролита через
фильтр из сукна, стеклянного или асбестового волокна.
ПОЛУЧЕНИЕ МЕДНОЙ СКУЛЬПТУРЫ
ТЕХНИКОЙ ГАЛЬВАНОПЛАСТИКИ
Одно из первых применений гальванопластики — создание декоративной
скульптуры. Техникой гальванопластики в 30-40-х гг. XIX века в России было
изготовлено значительное число скульптуры, сохранившейся до нашего времени
(например, часть скульптуры на фасаде Исаакиевского собора в Ленинграде, скульптура
в Екатерининском парке города Пушкина и др.).
Свое произведение скульптор обычно создает в глине или пластилине. Однако
работа никогда не остается в этих материалах — она передается в руки
мастеров, переводящих скульптуру в более прочные материалы, не разрушающиеся со
временем: медь, бронзу или чугун.
Воспроизведение скульптур в бронзе или чугуне возможно только литейным
способом, к сожалению, не дающим возможности получить скульптурное произведение
с абсолютной точностью: при отливке ухудшается передача мельчайших штрихов, а
вместе с ними меняется манера, в которой воспроизведена лепка.
Для того чтобы воссоздать скульптуру в металле с сохранением всех деталей
работы скульптора, прибегают к технике гальванопластики, область которой,
занимающаяся репродуцированием скульптур, называется художественной
гальванопластикой. Под репродуцированием понимают изготовление копий со скульптур,
исполняемых с полным сохранением объемных размеров и фактуры (характером
обработки поверхности).
Следует отметить, что скульптурой называют как оригинал, изваянный
скульптором, так и полученную с него в каком-либо материале копию. Исходную
скульптуру называют моделью в отличие от окончательной копии, являющейся
репродукцией. Последняя, изготовленная в металле при помощи гальванопластики,
называется гальванорепродукцией.
Термин «скульптура» применяют не только к крупным монументальным
произведениям (например, статуям), но и к меньшим по размерам предметам (например,
медалям) .
С точки зрения техники репродуцирования важнейшее значение имеет
пространственный (объемный) характер очертаний скульптуры. По этому признаку
скульптуру обычно подразделяют на одностороннюю и многостороннюю.
Односторонняя скульптура предназначена для рассмотрения с мест,
расположенных на центральной оси, перпендикулярной к плоскости фона. К односторонней
скульптуре относят барельефы (низкий рельеф) и горельефы, имеющие высокий
рельеф (в горельефах выпуклое изображение сильно выступает над плоскостью
фона) .
Многосторонняя скульптура (статуи) может рассматриваться с любого места и
со всех сторон, хотя всегда имеет главную, фасадную сторону.
Промежуточной между односторонней и многосторонней является медальерная
скульптура. Она обычно сочетается из двух односторонних скульптур, одна из
которых представляет лицо (аверс), вторая — оборотную сторону (реверс).
Реверс медали очень часто снабжается только текстом.
Со скульптуры, выполненной в глине или пластилине, обычно снимают из гипса
черновые формы, из которых затем удаляют глиняные модели, разрушая последние.
Черновая форма, как правило, состоит из двух (реже трех) частей — раковин
(рис. 2). С отдельных раковин снимают гальванические копии, которые затем
спаивают между собой так, что получается объемная металлическая репродукция.
Со скульптуры, которую следует сохранить, предварительно снимают кусковые
формы, состоящие из значительного числа отдельных кусков, плотно укладываемых
в гипсовые кожухи в требуемом порядке.
Для получения обратного отпечатка — формы в практике художественной
гальванопластики , как уже говорилось, применяют воск, озокерит, пластилин, восковой
сплав, а также герметик «Виксинт».
Для форм, имеющих низкий рельеф, пригодны также и другие материалы,
например листовое «органическое стекло» — пластмасса, которую перед прессованием
размягчают в горячей воде. Из всех форм самыми совершенными, отличающимися
абсолютной точностью, являются медные формы, получаемые непосредственно
техникой гальванопластики. Восковые и пластмассовые формы обычно служат для
воспроизведения плоских скульптур (барельефов, орнаментированных блюд, медалей)
и других художественных изделий, не имеющих «замков» (поднутрений), то есть
изделий, снимаемых с форм «на выход».
Рис. 2. Раковина гипсовой черновой формы.
Медные формы, получаемые гальванопластикой, удовлетворяют самым высоким
требованиям: они дают точное воспроизведение, обладают, высокой
электропроводностью, не имеют усадки (особенно свойственной восковым составам) и
многократно могут быть использованы для репродуцирования.
Способ изготовления медных форм заключается в том, что металл наращивают
непосредственно на гипсовую или восковую модель. Предварительно, как и при
наращивании металла в гипсовую или восковую форму, рельеф модели натирают
графитом для придания ей электропроводности.
Нарастив металл на модель, получают ее обратное изображение (контррельеф),
то есть форму. Обычно такие формы изготавливают толщиной 2-3 мм.
Подготовка таких форм перед наращиванием в них металла отличается от
подготовки восковых, гипсовых или иных неметаллических форм. Такие формы не
нуждаются в электропроводящем слое, но зато нуждаются в нанесении на их рабочую
поверхность так называемого разделительного слоя, препятствующего сращиванию
металла формы с металлом, откладывающимся в процессе электролиза. В качестве
разделительного слоя подойдет, например, слой серебра. Для получения такого
слоя готовят специальный состав, для чего 10 г нитрата серебра растворяют в
0,5 л воды и смешивают с раствором хлорида натрия (любой концентрации) .
Выпавшие хлопья хлористого серебра отделяют деконтированием, растворяют в 5—
10%-ном растворе гипосульфита и опускают в этот состав медную форму.
Серебрение поверхности формы производят без применения источника
электрического тока — за счет химической реакции: серебро, восстанавливаясь до
металлического, покрывает медную форму равномерным тончайшим слоем (толщиной в
десятки мкм). Дальнейшее осаждение серебра из раствора прекратится, как только
образовавшаяся пленка серебра прекратит непосредственное соприкосновение меди
с раствором серебра.
Этот способ вытеснения одного металла другим в результате разности их
электрохимических потенциалов называется контактным.
Нанесенный тончайший слой серебра разделяет медь формы от меди,
осаждающейся на нее в процессе электролиза, не давая образующимся кристаллам меди
срастись с кристаллами медной формы. Чтобы еще в большей мере воспрепятствовать
сращиванию, посеребренную форму дополнительно оксидируют в 2%-ном растворе
дихромата калия (хромпиком) или в водном растворе йода, погружая ее в один из
этих растворов на несколько секунд, вследствие чего на слое серебра
образуется темная пленка хромата или йодида серебра.
По получении репродукции требуемой толщины ее отделяют от формы с помощью
лезвия ножа, вводимого между формой и полученной репродукцией.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОРМ
Требования,
предъявляемые к формам.
Материалы, идущие на изготовление форм для гальванопластического
репродуцирования скульптуры, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- легко отделяться от заформованных предметов, давать точные их отпечатки;
- иметь минимальную усадку при схватывании и затвердевании, не
деформироваться при остывании или сушке;
- не обладать гигроскопичностью, быть безвредными для электролита, не
загрязнять его и не разрушаться от длительного пребывания в электролите;
- легко связываться с наносимым электропроводящим слоем.
Гипсовые формы
Изготовление гипсовых форм с круглой скульптуры. Получение объемных форм из
гипса для целей гальванопластики при воспроизведении художественной
скульптуры не отличается особыми приемами от обычного формования. Правда, ввиду того,
что гипсовые формы гигроскопичны, их приходится подвергать дополнительной
пропитке в озокерите, воске или парафине.
Как было уже отмечено выше, черновые формы обычно состоят из двух, иногда
трех кусков-раковин.
Черновая форма из двух раковин наиболее проста для гальванопластики; при
такой форме удобно как наносить электропроводящий слой на внутреннюю
поверхность (полость) формы, так и проводить процесс электролиза.
Металл наращивается в каждую раковину отдельно. Для монтирования скульптуры
подготавливают соединительные швы раковины, затем спаивают их.
Для получения репродукции, не требующей подгонки и спаивания двух частей,
прибегают к следующему приему. Предварительно подготовленные раковины-формы,
пропитанные восковым составом и покрытые электропроводящим слоем, точно
соединяют одну с другой, стягивают проводом, имеющим изоляцию. Затем
пластилином, не содержащим наполнителя и пигмента, изнутри заделывают шов в месте
соединения раковин. Наиболее пригоден для заделки швов желтый озокерит: он
обладает высокой пластичностью и вязкостью.
Такой же прием можно применять и при работе с кусковыми формами, но там он
менее удобен вследствие громоздкости кусковых форм, наличия кожуха и большого
количества швов, образуемых отдельными кусками формы, тем более что швы все
же остаются заметными на металлической репродукции.
Применение обычных черновых форм с наращиванием металла в каждую раковину
отдельно наиболее просто и технически удобно, но требует подгонки раковины.
Использование соединенных заранее раковин черновой формы с проработкой шва
не требует монтировочных работ для соединения частей готовой металлической
репродукции, но такой способ осложняет ведение процесса электролиза:
затрудняется равномерное наращивание металла в наиболее углубленных местах формы:
Применение обычных черновых форм целесообразно главным образом при
изготовлении крупной скульптуры. Отдельные детали можно изготовлять в кусковых
формах, а затем готовые детали спаять между собой.
Изготовление гипсовых форм с барельефов.
При снятии форм с барельефов, медалей и других художественных изделий,
имеющих рельеф без поднутрений («замков»), формы делают заливкой моделей
гипсом. Для этого гипс засыпают в воду и размешивают его, получая сметанообраз-
ную массу.
Предварительно рекомендуется гипс на рельеф нанести кисточкой с тем, чтобы
в полученной форме не было не залитых гипсом мест и следов воздушных
пузырьков .
Нанеся тонкий слой гипса на поверхность копируемой модели, заливают ее
разведенным гипсом. При этом работу следует выполнять «в темпе», так как
разведенный гипс быстро затвердевает. Для снятия гипсовых форм с гипсовых моделей
последние предварительно смазывают раствором парафина в керосине, что
предотвращает сращивание гипсовой модели с изготовляемой гипсовой формой. Подобные
формы несложно снимать не только с металлических, Деревянных и пластмассовых
моделей, но и с пластилиновых и глиняных. В этом случае, правда, модели
обычно разрушаются при снятии формы.
Во избежание растекания заливаемого гипса вокруг модели устанавливают
обечайку (обод) из картона, ватманской бумаги или фольги. Когда гипс остынет и
окончательно затвердеет, снимают обечайку, подправляют ножом края формы и
делают отверстие в крае формы для электропровода, необходимого для подвески и
контакта с отрицательным полюсом источника тока.
Пропитка и изоляция гипсовых форм.
Пропитка гипсовых форм для устранения гигроскопичности является одной из
важнейших операций. Перед пропитыванием гипсовые формы хорошо высушивают при
равномерном повышении температуры до 50-60°С. Особенно медленно следует
повышать температуру при сушке очень сырых только что снятых форм во избежание
деформаций и трещин.
Формы, состоящие из нескольких кусков, сушат в собранном виде с плотно
прижатыми один к другому кусками (для устранения их деформации). В сушильном
шкафу формы размещают на перфорированном стеллаже (с отверстиями) открытой
частью вверх, чтобы формы равномерно прогревались снизу, а влага имела выход
кверху. Хорошо высушенная форма имеет совершенно белый цвет и издает при
простукивании специфический звук сухого гипса. Такая форма быстро воспринимает
пропитку и не дает трещин.
Гипсовые формы пропитывают расплавленными восковыми составами с
температурой плавления от 50 до 125°С; предпочтительны составы, имеющие низкую
температуру плавления. Формы, погружаемые в пропиточный состав, подогревают, при
этом воздух, находящийся в порах форм, вытесняется. Глубина пропитки зависит
от времени выдержки гипсовых форм в составе, достаточная толщина ее 2-5 мм.
Чем выше температура пропитывающего состава (а она может быть значительно
выше его точки плавления) , тем меньше в нем выдерживаются формы. Чем толще
стенки формы, тем больше времени требуется для подготовки и пропитывания.
Массивные толстостенные формы следует пропитывать не слишком перегретыми
составами, чтобы избежать разрушения гипса от повышенных температур; наиболее
пригодны составы с температурой плавления 60-80°С. Таковы, например, составы
на петролатумной, церезиновой, озокеритовой и стеариновой основах с добавками
канифоли. Пропитывание производят с выдержкой в соответствующем составе в
течение 2-2,5 ч.
Обработка составом с более высокой температурой плавления или перегретым
составом применяется только для небольших тонкостенных форм при
кратковременной выдержке (не более 10-20 мин).
Температуру плавления разных веществ, применяемых для пропитывания, можно
отыскать в соответствующих справочниках.
Сорта церезина с высокой температурой плавления употребляют для
пропитывания форм без смешивания с другими материалами. Однако наиболее целесообразно
производить пропитку в озокеритовых композициях, составленных так, чтобы они
обладали всеми качествами, необходимыми для пропитывающих составов.
К основным требованиям, предъявляемым к пропитывающим составам, относятся:
- невысокая температура плавления;
- хорошая проницаемость в поры форм;
- свойство не размягчаться при нормальном нагреве электролита;
- достаточно хорошее сцепление с электропроводящими составами, наносимыми
на форму;
- способность не зажиривать электропроводящих составов (во избежание
повышения омического сопротивления);
- хорошая смачиваемость электролитом;
- отсутствие взаимодействия с электролитом;
- высокая температура вспышки.
Обычно для пропитки гипсовых форм применяют пропиточные составы из двух-
трех компонентов. Составы некоторых из них приведены ниже, % (по массе):
1-й состав (Тплав. 85°С)
Озокерит — 70
Восковая монтановая композиция1 — 30
2-й состав (Тплав. 64,5 °С)
Озокерит — 70
Восковая монтановая композиция —15
Канифоль — 15.
3-й состав (Тплав. 75 °С):
Озокерит — 85
Канифоль — 5
Стеарин — 10
4-й состав (Тплав. 82 °С)
Восковая монтановая композиция — 80
Петролатум — 20
Пропитывать формы можно и чистым, но твердым озокеритом.
Восковые формы
Рецепты восковых композиций. Восковые композиции удобны для
непосредственной заливки на металлические модели, а также на гипсовые, смоченные водой во
избежание прилипания, или иные модели, выдерживающие высокие температуры
восковых композиций (70-80°С).
Ввиду того, что свойства веществ, входящих в эти рецепты, весьма
нестабильны, следует рецепты не копировать слепо, а приспосабливать их к конкретным
условиям, учитывая при этом особенности отдельных компонентов восковых
композиций .
Парафин снижает мягкость пчелиного воска, но увеличивает усадку; спермацет
облегчает смешение компонентов; введение лишнего стеарина следует избегать,
так как он реагирует с электролитом медной ванны; минеральное масло и говяжий
жир смягчают композицию, но ведут к зажириванию проводящего слоя. Сильным
смягчающим действием обладает скипидар, он не портит проводящего слоя, но при
длительном хранении восковой композиции улетучивается из нее.
Графит в незначительной степени повышает электропроводность форм и
облегчает последующий процесс графитирования. Оседая во время отливки восковых форм
в расплавленной массе залитого воска, он сосредоточивается на рабочей
поверхности формы, где улучшает связывание воска с графитом, наносимым на форму в
процессе графитирования.
Для изготовления форм рекомендуются следующие составы, % (по массе):
Восковая монтановая композиция (монтанвоск) применяется в производстве грампластинок.
1-й состав
Канифоль — 70
Воск пчелиный — 20
Парафин — 10
2-й состав
Воск пчелиный — 30
Стеарин — 70
3-й состав
Воск пчелиный — 60
Озокерит — 15
Канифоль — 15
Восковые композиции лучше всего плавить на паровой бане, хуже — на
песочной, плохо — на огне (обязательно слабом), чтобы избежать вспышки воска и его
пригорания ко дну сосуда. Плавление необходимо начинать с наиболее
легкоплавких компонентов и постепенно вводить более высокоплавкие;
С огнеопасными компонентами, такими, как скипидар, следует работать дальше
от источника огня, притом вводить их в последнюю очередь.
При загрязнении воск следует профильтровать через марлю, а очень тонкие
восковые композиции, не содержащие графита, — через шелк.
Изготовление форм
для барельефной и
медальерной скульптуры.
Восковые формы, применение которых обеспечивает высокую точность
репродуцирования, применяются главным образом для медальерной и барельефной скульптур.
Сравнительная дешевизна восковых композиций, хорошая их связь с наносимым
электропроводящим слоем, простота изготовления восковых форм, повышенная
точность репродукций делают такие формы наиболее распространенными в технике
гальванопластики. Недостатки — усадка восковых композиций, а также
невозможность использования восковых форм для многократного репродуцирования.
Для получения форм восковую композицию расплавляют и заливают ею
репродуцируемую металлическую или сырую гипсовую модель.
При заливке барельефов, медалей и другой подобной скульптуры понадобятся
металлические обечайки в виде колец, прямоугольников и т. п. с высотой
стенок, соответствующей высоте рельефа заливаемой скульптуры. Так, Для
репродуцирования медальерной скульптуры, обычно округлой и с низким рельефом,
требуются кольцевые обечайки с высотой стенок в 10-15 мм.
Для создания достаточно прочной и не деформирующейся при окончательном
остывании формы высота стенок обечайки должна быть тем выше высоты рельефа, чем
больше площадь барельефа. На рис. 3 показан момент заливки восковой формы с
применением обечайки.
Рис. 3. Заливка восковой формы.
Перед снятием форм с металлической барельефной скульптуры ее предварительно
хорошо протирают для удаления пыли и подогревают до 50-60°С, после чего
модели кладут в обечайку и заливают расплавленным воском. Формы отливают на
гладкой мраморной, керамической или металлической подложке (листе), на которую
кладут газету.
Размеры обечайки делают несколько больше размеров модели, чтобы готовые
формы имели достаточно прочные и широкие края (борта). Так, при диаметре
барельефа 50-100 мм толщина формы составляет 10-20 мм. Это необходимо для
укладки проводников на стенки форм и удобства расположения отверстий для груза
и контактирующей подвески, а также для того, чтобы при обрезке облоя по
периметру наращенной скульптуры можно было бы без затруднений пользоваться
ножницами.
Делать борта у форм значительно больших размеров, чем необходимо для
«зарядки» формы и обрезки облоя, у готового изделия, не следует, так как при
излишней площади бортов повышаются отходы металла. (О «зарядке» см. в главе
«Электролитическое наращивание».)
Расплавленный воск заливают в обечайку равномерной струёй без брызг; воск
следует лить между обечайкой и моделью, постепенно наполняя обечайку воском.
Равномерная и достаточно медленная заливка воска, притом не на модель, а
сбоку, дает возможность получить формы без раковин, которые в случае быстрой и
неравномерной заливки образуются из-за включений воздуха.
Формы снимают с формовочного стола после полного затвердевания, когда
температура воска, например на монтановой основе, понижается примерно до 30-
40°С.
Заформованные модели извлекают из восковых форм над столом, чтобы избежать
повреждения их в случае выпадения из форм. Для удаления моделей легко
разжимают края формы и встряхивают ее. До полного отвердевания воска в стенках
форм прокалывают одно против другого отверстия для груза и контактирующей
подвески.
Восковыми композициями удобно также пользоваться с целью получения оттисков
с плоских филигранных изделий, офортов и граверных моделей.
При гальванопластических работах возникают самые разнообразные вопросы,
связанные с приемами формования и изготовления форм. В зависимости от
характера скульптуры или художественного изделия эти вопросы решаются в каждом
отдельном случае индивидуально.
От правильности формования скульптуры с учетом условий гальванопластической
техники (например, без глубоких впадин в сложных профилях, без поднутрений)
зависит успех репродуцирования в металле.
Описываемыми способами можно изготовлять металлические доски с надписями и
мемориальные доски. На таких досках обычно имеется текст, рама, часто
барельефное изображение.
Мемориальную доску или доску с надписью делают следующим образом. На ровный
деревянный планшет натягивают ватманскую бумагу, размер которой несколько
больше размера изготовляемой доски, приклеивают края ее к планшету; затем
увлажняют бумагу водой, при этом после сушки она сильно натягивается. На бумаге
размечают расположения текста, рамы, барельефа и других деталей композиции
доски.
Все детали, входящие в состав композиции доски, изготовляются отдельно в
соответствии с ее размерами.
Барельеф и раму выполняют гальванопластически и обрезают по контуру. Буквы
для текста выпиливают из пластмассы, не деформирующейся при 60-70°С
(температура заливки воска). По разметке на ватманской бумаге буквы наклеиваются на
нее нитролаком. Барельеф предварительно заливают с обратной стороны воском
для создания правильной плоскости и тоже приклеивают нитролаком. Так же
устанавливают раму доски. (В случае наличия воздуха под барельефом или другими
деталями доски он, выходя наружу, вызывает появление раковин на поверхности
восковой формы.)
Чтобы избежать прилипания воска, лист бумаги с наклеенными деталями
протирают подсолнечным или касторовым маслом при помощи кисти.
Вокруг подготовленной таким образом модели доски устанавливают обечайку
(деревянную раму), высота стенок которой настолько превышает высоту рельефа
модели, чтобы получилась достаточно массивная, толстая и прочная форма, не
подвергающаяся деформации.
Стык между обечайкой и доской тщательно промазывают глиной, чтобы не
протекал воск. После этого приготовленную модель заливают восковой композицией.
После затвердевания воска обечайку разбирают, форму снимают, переворачивают
лицевой стороной вверх и осторожно извлекают из нее отформованные детали. Для
удаления из восковой формы деталей, в особенности пластмассовых букв, лучше
всего пользоваться тонким шилом или ножом с узким острием. Затем форму
осматривают, устраняют обнаруженные дефекты, подрезают края.
Полученную форму укладывают на лист пластмассы толщиной 10-15 мм, в котором
имеются отверстия для укрепления формы. После «зарядки» и нанесения на форму
электропроводящего слоя ее загружают в ванну.
НАРАЩИВАНИЕ МЕТАЛЛА
НА ВОСКОВЫЕ И
ПЛАСТИЛИНОВЫЕ МОДЕЛИ
Такой метод применяют, если не требуется особая точность репродуцирования
деталей и их можно подвергать механической обработке — опиливанию, чеканке.
К деталям, наращиваемым поверху, относятся, например, всевозможные
тонкостенные художественные изделия без соединительных швов.
Для успешного ведения гальванопластических работ требуется прежде всего
хорошо профильтрованный электролит и правильный режим работы при электролизе,
что обеспечивает получение мелкокристаллических отложений металла и
отсутствие дендритов.
Восковые модели изготавливаются из озокерита или композиции, содержащей,
помимо озокерита, 50 % (по массе) парафина (или стеарина) и обладающей
достаточно низкой температурой плавления и незначительной усадкой, а после
застывания — значительной твердостью.
Парафиновая (стеариновая) композиция заливается в увлажненные гипсовые
кусковые формы.
Перед заливкой композиции в гипсовую форму укладывают контактирующие
проводники в виде крючков или узлов, не забывая глубоко профилированные места
будущей модели, являющиеся выступами в гипсовой форме. После заливки эти
проводники выступают над моделью только загнутыми концами. В форму укладывают
также латунный или медный стержень, служащий каркасом и контактирующей
подвеской, соединяемой со штангой ванны.
По застывании восковой композиции копию модели вынимают из гипсовой формы,
удаляют швы, образующиеся на местах стыков кусков, и поправляют дефекты,
возникающие в процессе отливки восковой модели.
При наращивании деталей поверху решающее значение имеет скорость затяжки
детали металлом в гальванопластической ванне. Она зависит от качества
нанесенного электропроводящего слоя и от правильного расположения контактирующих
проводников.
Рис. 4. Образец скульптуры, наращенной поверху.
После отложения слоя металла соответствующей толщины (обычно 1,5-2 мм), не
искажающего рельефа (но достаточной для работы чеканами), его обрабатывают
обычными напильниками или рифлевками (напильниками специальной формы), а
затем прочеканивают, после чего восковую композицию вытапливают.
Образец скульптуры, наращенной поверху, представлен на рис. 4.
ИЗГ0Т0ВЛЕ НИЕ ME ТАЛЛИЧЕ СКИХ
ФОРМ ДЛЯ ЛИТЬЯ СКУЛЬПТУРЫ
ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
Металлические формы изготовляются методом контактного копирования с моделей
скульптуры.
Чтобы получить формы для репродуцирования скульптур из литейных
пластических масс, предварительно изготавливают модели таким же способом, как для
наращивания поверху. В кусковые гипсовые увлажненные формы заливают специальную
восковую композицию, например, следующего состава, в граммах:
Озокерит — 700
Парафин — 200
Канифоль — 100
На полученные восковые модели наносится затем тончайший графитный
электропроводящий слой, для чего их натирают тонкой просеянной графитовой пудрой.
После графитирования на модели устанавливают проводники и под током погружают
в электролит.
После образования слоя металла требуемой толщины воск из металлических форм
выплавляют, для чего подогревают их над паром. Затем промывают формы
бензином, ацетоном или другими растворителями, обезжиривают горячей щелочью и
промывают также горячей водой. Изготовленные таким образом формы отличаются
высокой точностью, легкостью и прочностью.
В эти формы заливается пластмассовая смола, например эпоксидная, резитовая,
неолейкоритовая смолы, обладающая высокими литейными свойствами. После
конденсации смолы (отвердевание залитой пластмассы производят в машинном масле,
которое заливают в железный сосуд, устанавливают в него форму и нагревают
масло до температуры 60-70°С) формы удаляются с готовых скульптур, растворяя
их в том же сернокислом медном электролите, в котором производится
наращивание форм. Для этого формы завешивают на анод и одновременно проводят
наращивание новых форм на восковые модели, завешенные на катоде.
Таким образом, медные формы, залитые пластмассой, не утрачиваются, а служат
анодами для изготовления новых форм.
НАНЕСЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО
СЛОЯ НА ФОРМЫ
Графитирование
Подготовка графита.
Существует несколько сортов графита; наиболее качественным для создания
электропроводящего слоя на формах считается чешуйчатый графит, но можно
пользоваться любым сортом этого материала.
Графит, применяемый для натирания форм, должен отличаться чистотой, не
иметь посторонних примесей, не быть крупночешуйчатым или матовым (матовый
графит — землистый, или сажевый — иногда употребляется в качестве наполнителя
для восковых форм).
Предварительно графит обрабатывают. Обычный мелкий чешуйчатый графит
размалывают в фарфоровой шаровой мельнице с водой или растирают в фарфоровой
ступке ; наиболее мелкий графит — коллоидный — измельчают в коллоидной мельнице.
Из размолотого графита удаляют содержащиеся в нем обычно оксиды железа, для
чего его замешивают с водой до сметанообразной массы и добавляет хлорводород-
ную кислоту — через сутки графит осаждается на дно сосуда. Воду сливают,
графит многократно промывают водой до полного удаления кислоты, затем сушат,
растирают шпателем и просеивают через тонкое металлическое или шелковое сито
с числом отверстий не менее 400 на 1 см2. Наиболее мелкий графит необходим
для небольших и очень точных копий; для копий большого размера более пригоден
крупный графит, так как он обладает повышенной электропроводностью.
Следует отметить, что у графита значительное удельное электрическое
сопротивление . При небрежном графитировании омическое сопротивление графита может
возрасти, поэтому его следует наносить плотным слоем, чтобы частицы графита
плотно соприкасались друг с другом.
Нанесение графита
на различные формы.
Графитирование производят с большой осторожностью. При нанесении графита на
формы, имеющие тонкий рельеф, нужна кисть из мягкого, но не очень длинного
волоса, чтобы пользоваться торцом кисти. На кисть надевают резиновую трубку,
чтобы защитить форму от возможного соприкосновения с металлической оправкой
кисти.
Для графитирования обычно применяют акварельные колонковые кисти от № 8 до
№14, а также более жесткие кисти, употребляемые в живописи маслом. Кроме
того, пользуются ватными тампонами, главным образом для натирания гипсовых
форм.
Гипсовые формы, пропитанные воском, и восковые формы лучше графитировать,
когда они еще не совсем остыли; сцепляемость частиц графитовой пудры с воском
значительно повышается. Графитирование в этом случае проводят в два приема.
Предварительно еще теплую форму осторожно припудривают ватным тампоном,
нанося графит в избытке, а после охлаждения форму окончательно графитируют. Если
форма сделана из мягкой; восковой композиции или из пластилина, следует
пользоваться мягкими беличьими кистями или ватными тампонами. Стенки полости
гипсовой формы лучше дополнительно графитировать довольно жесткой кистью,
обращая главное внимание на узкие или глубокие детали рельефа. При графитировании
ватным тампоном необходимо часто осматривать его рабочую поверхность, так как
она может навощиться и повредить рельеф формы.
Труднее графитируются парафиновые формы, потому что графит чрезвычайно
плохо сцепляется с их поверхностью. Вследствие этого обычно требуется длительное
графитирование. Парафиновые формы обрабатывают кистью, а не тампоном, ведь
парафин хрупок и при натирании склонен к отслаиванию.
При нанесении графита на пластилиновые формы, рельефы и объемные фигуры их
предварительно покрывают шеллачным лаком или нитролаком для создания тонкой
пленки, предохраняющей поверхностный слой пластилина от повреждений при гра-
фитировании и от размывания электролитом.
Пластилиновые барельефы изготовляют на пластмассовой или стеклянной доске,
создающей плоский фон.
Объемные скульптуры из пластилина, на которые наращивается металл, делают
на алюминиевых каркасах. Если опора каркаса выходит наружу, ее покрывают
парафином или воском. Но выступающую часть каркаса оставляют до конца гальвано-
пластического процесса, так как каркасом удобно пользоваться для подвески
скульптуры в ванну. Только по окончании процесса выступающую часть отрезают
ножовкой, а надрез плотно замазывают пластилином, покрывают электропроводящим
слоем и затем наращивают металл в электролите.
Для нанесения графита на стеклянные, пластмассовые и другие материалы, на
которые металл наращивают преимущественно в декоративных целях, пользуются
следующим приемом. Графитируемый материал сначала покрывают тонким каучуковым
или восковым слоем, для чего готовят 0,2-0,3%-ный раствор каучука или воска в
чистом бензине и наносят его пульверизатором или кистью. После этого мягкой
кистью тщательно кладут графит.
При наращивании металла на гигроскопичные материалы, например дерево,
кружево , бумагу и т. п., их предварительно пропитывают парафином или воском.
Иногда приходится дополнительно подграфичивать формы, уже частично
наращенные металлом. Дело в том, что в процессе гальванопластического осаждения
металла на неметаллические формы, иногда часть поверхности не затягивается
металлом. Это происходит по ряду причин: недостаточно плотное нанесение
графита; неполное смачивание электролитом всей формы; смывание графита
электролитом при загрузке форм; выделение пузырьков воздуха на форме и пр. Обычно не
покрываются металлом небольшие участки. Если, не устранив неполноту затяжки
форм, вести дальнейшее наращивание, образуются значительные поры в толще
металла. Чтобы не допустить этого, формы заранее вынимают из электролита,
промывают в проточной водяной ванне или в слабой струе воды и сушат незатянув-
шиеся места формы струёй теплого воздуха или фильтровальной бумагой. Затем
эти места подграфичивают мягкой кистью, лучше торцовой, которая дает
возможность производить графитирование не только поверхности формы, но и стенок
небольших отверстий.
Ватные и марлевые тампоны для подграфичивания совершенно не годятся, так
как волокна ваты или марли налипают на форму, что делает металл при
дальнейшем наращивании шероховатым.
Формы, покрытые графитовым электропроводящим слоем, тщательно обдувают для
удаления лишнего, не связанного с формой графита. Особенно тщательно следует
обдувать формы со сложным глубоким рельефом.
Бронзиров ание
Способ образования электропроводящего слоя нанесением бронзового порошка
менее распространен, чем графитирование, так как бронзовый порошок непрочно
пристает к материалам, из которых обычно изготовляют формы для
гальванопластики (за исключением пластилина или подогретых восковых композиций).
При помощи кисти порошком натирают форму, затем 15-25%-ным раствором спирта
смачивают ее поверхность. Немедленно после смачивания спирт удаляют и наносят
на форму подогретый до 30-35 °С раствор, состоящий из 6 г нитрата серебра и
50 г тиосульфата натрия, разведенных в 1 л воды. Когда окраска поверхности
формы изменится, раствор сливают и наливают свежий. После того как форма
приобретает серый цвет, который больше уже не изменяется, последнюю порцию
раствора сливают и форму тщательно промывают водой.
Серебрение
При серебрении для повышения смачиваемости форму обрабатывают не менее 1-2
мин спиртом, затем 2-5 мин раствором следующего состава:
Хлорид олова — 5 г
Хлорводородная кислота — 40 мл
Дистиллированная вода — 1 л
(Хлорид олова является одновременно и катализатором, и восстановителем
серебра .)
Промыв затем форму дистиллированной водой, приступают к серебрению.
Предварительно готовят два раствора следующего состава (в граммах):
1-й раствор
Нитрат серебра — 40
Дистиллированная вода — 1000
2-й раствор
Пирогаллол — 7
Лимонная кислота — 4
1-й и 2-й растворы смешивают в соотношении 1:5 (по массе) и наливают на
форму. После того как раствор примет бурый цвет, его сливают, форму промывают
дистиллированной водой и повторяют операцию серебрения тем же бурым
раствором . По окончании серебрения форму сушат.
Покрывают форму и сульфидом серебра. Для этого обработанную 5-8%-ным
хлоридом олова форму обливают (или смазывают кистью) раствором, содержащим:
Нитрат серебра — 10 г
Аммиак (25 %-ный) — 25 мл
Спирт этиловый — 30 мл
Дистиллированная вода — 20 мл
Смоченную форму просушивают и помещают в камеру с сероводородом или
обдувают сероводородом в вытяжном шкафу.
Для получения паров сероводорода в фарфоровую чашечку насыпают кусочки
сульфида железа и обливают хлорводородной кислотой. При обдувании форм из
пульверизатора на дно пузырька наливают сульфат аммония и крепят
пульверизатор так, чтобы отводная трубка его была на некотором расстоянии от жидкости.
Под действием сероводорода на нанесенном слое аммиачного серебра образуется
тонкая пленка сульфида серебра, обладающего довольно высокой
электропроводностью.
Распространен способ получения пленки сульфида серебра на слое шеллачного
лака. Для этого форму покрывают тонким слоем лака и после просушки погружают
в раствор (можно также наносить раствор кистью), состоящий из нитрата серебра
и спирта, взятых в соотношении 2 : 3 (по массе). Влажную форму помещают в
камеру с сероводородом или обдувают струёй сероводорода.
Спиртовой раствор нитрата серебра размягчает поверхностный слой шеллака,
благодаря чему серебро лучше держится на поверхности формы.
Меднение
Металлизировать поверхность медью можно таким способом: на предварительно
графитированную форму наносят сперва 50%-ный раствор спирта для улучшения
смачиваемости формы, затем 20%-ный раствор сульфата меди с добавлением 15%-
ного раствора спирта ректификата. Обработанную таким образом еще влажную
поверхность формы посыпают очень мелкими железными опилками, которые
перемешивают мягкой кистью. Процесс повторяют 2-3 раза.
Перед омеднением контактным осаждением из аммиачного раствора глицератов
меди изделие обезжиривают, затем несколько уменьшают гладкость поверхности
(стекло, например, обрабатывают шкуркой или травят плавиковой кислотой),
чтобы улучшить сцепляемость с осаждаемым металлом. Изделия из пластмассы
протирают зубным порошком или оксидом магния, замешанными на 10-15%-ном растворе
карбоната калия или другой щелочи. Фарфоровые или стеклянные изделия
погружают на 1-2 мин в слабый раствор плавиковой кислоты. После подготовки предмет
тщательно промывают струёй воды, погружают в 1%-ный раствор нитрата серебра
на 5 мин и высушивают при 40-50°С.
Омедняют изделие, опуская его на 10-20 мин в подогретый до 25-35°С состав,
включающий в себя 1,1 л так называемого раствора меди, 400 мл 3 %-ного
раствора гидроксида натрия, 200 мл восстановителя и, наконец, 800 мл формалина.
«Раствор меди» имеет следующий состав:
Сульфат меди (3%-ный раствор) — 1 л
Аммиак концентрированный — 20 мл
Глицерин — 70-80 мл
Для приготовления восстановителя 100 г сахара растворяют при нагревании в
250 мл воды и прибавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Раствор
греют до тех пор, пока он не приобретет янтарный цвет. Затем его разбавляют
водой до объема 1250 мл.
Изделие или формы, покрытые медью, тщательно промывают водой и загружают в
электролитическую ванну.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ НАРАЩИВАНИЕ
Зарядка форм
Подготовленные для электролитического наращивания формы, как уже
говорилось, должны быть заряжены, то есть снабжены проводниками, имеющими контакт с
электропроводящим слоем и подвеской для крепления на катодных штангах. Если
плотность материалов, из которых изготовлены формы, меньше плотности
электролита, то формы должны быть снабжены грузами, удерживающими их под верхним
уровнем электролита.
Проводники делают из очень мягкой, хорошо отожженной и протравленной медной
или латунной проволоки диаметром примерно 0,15-0,2 мм или 0,3-0,5 мм. Более
тонкие проволоки пригодны для небольших и средних форм, более толстые — для
крупных (применение проводников большего диаметра позволяет повышать
плотность тока).
В формах, снятых с рельефов или объемной скульптуры, предусматривается
несколько отверстий для контактирующих подвесок или проводников, а также
отверстия для подвешивания грузов.
В восковых формах эти отверстия обычно прокалывают в тот момент, когда воск
еще достаточно мягок, в гипсовых же формах сверлят их вручную до пропитывания
форм восковой композицией.
Отверстия располагают в нерабочих краях формы: диаметр их таков, чтобы в
них удалось бы ввести контактирующие провода или подвески, площадь сечения
которых обеспечивает отсутствие нагрева при максимальной рабочей плотности
тока.
У плоских форм отверстия для грузов располагают на противоположной стороне
от отверстий для подвесок. Число таких отверстий подбирают, исходя из
необходимости уравновесить формы в ванне.
На рис. 5 изображена гипсовая форма барельефа, у которой верхнее отверстие
предназначено для подвески, а нижнее — для груза.
Контактирующие проводники прокладываются на расстоянии 5-10 м от границ
готового изделия, что дает возможность легко отделять металлический облой при
обработке готового барельефа. Располагать проводники подальше от границ формы
важно потому, что они покрываются наиболее толстым слоем металла,
затрудняющим удаление облоя. У объемных и кусковых форм проводники укрепляют главным
образом на торце.
Проводники начинают прокладывать от подвесочного отверстия формы — их
вводят в отверстие с лицевой стороны формы и крепят пластилином или церезином в
начале, а затем в конце каждого участка (см. рис. 5) .
Для обеспечения лучшего контакта с электропроводящим слоем необходимо,
чтобы проводник плотно прилегал к форме. С этой целью он дополнительно
поджимается острием ножа к плоскости. По окончании прокладки проводника его второй
конец снова вводят в подвесочное отверстие формы, а затем там же крепят
подвеску — изолированный проводник, конец которого очищен от изоляции на длине,
достаточной для контакта с концами проводника, проложенного на форме. Затем
подвесочный провод загибают в виде крючка.
В качестве подвесок для плоских форм лучше употреблять одножильный медный
провод с хлорвиниловой изоляцией, для объемных форм — мягкий многожильный
провод с резиновой или иной надежной изоляцией, защищающей провод от
электролита .
В качестве грузов подходят куски фарфора, стекла, глазурованной и
непористой керамики.
Чтобы грузы не обрастали металлом (что возможно при попадании на них
графитовой пыли), нужно всегда покрывать их лаком или воском, следя за тем, чтобы
на грузах не было электропроводящих материалов. Поэтому грузы подвешивают на
формы после нанесения электропроводящего слоя.
Загрузка форм в ванну
Формы загружают под некоторым углом к поверхности электролита, чтобы
облегчить удаление воздуха из поднутрений и узких мест формы.
Помещенная в электролит плоская форма затем располагается горизонтально для
удаления с нее мягкой кистью оставшихся пузырьков воздуха. Чтобы уменьшить
захват пузырьков воздуха, формы перед загрузкой лучше залить спиртом.
Пузырьки воздуха не всегда легко заметить под слоем электролита, поэтому
необходимо внимательно осматривать форму перед завешиванием в ванну. Пузырьки
имеют вид отдельных прозрачных стеклышек или бисеринок, они трудно удаляются
даже при резком встряхивании, и только кистью их сравнительно легко убрать.
Рис. 5. Пример зарядки формы.
Формы завешивают всегда в таком положении, чтобы из поднутрений имелся
выход для воздуха кверху. Закрытые объемные формы заполняют электролитом
постепенно, равномерно вытесняя из них воздух. Глубоко профилированные места
держат в таком положении, при котором электролит медленно вливается в них,
вытесняя воздух.
Первоначальная плотность тока должна быть минимальной, чтобы не вызвать
подгорания проводников, связанных с электропроводящим слоем. Минимальную
плотность тока следует поддерживать до полной затяжки форм металлом, и лишь
затем переходить на рабочую плотность.
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ КРУЖЕВ
Кружева, являясь тонко орнаментированными художественными изделиями, в
металлизированном состоянии напоминают филигрань.
Рис. 6. Пудреница, орнаментированная металлизированным тюлевым
кружевом в виде накладки на крышку.
Кружева, металлизированные техникой гальванопластики, служат для украшения
разнообразных художественных изделий или же основным элементом для
изготовления всего изделия.
Рис. 7. Конфетница, стенка которой изготовлены из
металлизированного кружева.
Тюлевые кружева, особенно тонкие по рисунку, наиболее красивы в сочетании с
просвечивающим через них фоном изделия и поэтому наиболее желательны для
отделки в виде декорирующих накладок.
Гипюровые кружева с более крупной, чем у тюлевых, сеткой ажура пригодны для
непосредственного изготовления различных художественных изделий (Рис. 6, 7).
Гальванопластическая металлизация состоит в предварительной обработке
кружев, наращивании металла и последующей гальваностегической отделке кружев
после монтирования на изделии.
Сперва кружева растягивают на рамке и пропитывают парафином. Затем их
проглаживают утюгом между листами бумаги для удаления избытка парафина. Далее
наносят электропроводящий слой мелкого графита, излишек которого тщательно
сдувают. Проложив проводники по краю кружева, их крепят на пластмассовой
рамке (или рамке из толстого провода с хлорвиниловой изоляцией), вместе с
которой загружают в электролит (рис. 8).
Кружева, покрытые медью, обрабатывают латунной щеткой. Из металлизированных
кружев вырезают требуемую заготовку и монтируют на изделии или изготовляют
само изделие, придавая заготовке кружева соответствующую форму.
Металлизированные кружева паяют обычным способом с применением оловянно-
свинцового припоя.
Гальваностегическая отделка заключается в нанесении на кружева
декорирующего слоя серебра, золота или оксидирования их в соответствующий тон.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ГЕРБАРИЕВ
Рис. 8. Натягивание проводником кружева.
Для создания металлических гербариев (рис. 9) берут свежие листья и снимают
с них отпечатки на восковой композиции. Для этого в формочку из плотной
бумаги или в обечайку заливают подготовленную композицию и дают ей остыть почти
до полного отвердевания с таким расчетом, чтобы поверхность восковой
композиции была еще эластичной.
Рис. 9. Металлический гербарий.
Листья накладывают на поверхность воска и прижимают их стеклом. После этого
снимают стекло и лист, и на восковой композиции остается четкий отпечаток
листа. Таким же образом делают отпечаток с обратной стороны листа.
Когда воск полностью затвердеет и станет холодным, форму с отпечатком
осторожно графитируют мягкой кистью так, чтобы не повредить отпечатка. Установив
проводники, на форме укрепляют груз, чтобы они не всплывали, и форму
завешивают в гальванопластическую ванну (рис. 10).
Рис. 10. Пример зарядки форм: правильная (слева);
неправильная (справа).
ПОКРЫТИЕ МЕТАЛЛОМ
РАСТЕНИЙ И ФРУКТОВ
Для покрытия металлом растений, фруктов и т. п. их предварительно
высушивают , а затем обрабатывают в спирте или в растворах хлорида натрия, бария или
кальция, уксусной или салициловой кислоты в течение нескольких минут.
После этого на поверхность предметов, покрываемых металлом, наносят
несколько тонких слоев шеллачного лака.
Для металлизации растений готовят четыре раствора (применяя при этом дис-
тиллированную воду)
1-й раствор — 4 г гидроксида натрия на 100 мл воды;
2-й раствор — 4 г нитрата серебра на 100 мл воды;
3-й раствор — 7 г аммиака (25 %-ный раствор) на 100 мл воды;
4-й раствор — 2,5 г сахара на 85 мл воды.
Все четыре раствора сливают в один сосуд и в полученную жидкость опускают
растение, которое хотят металлизировать. После того как поверхность растения
покроется серебром, его вынимают из раствора, промывают водой и загружают в
гальванопластическую медную ванну.
Для устранения плавучести в электролите фрукты, растения и т. п.
прикрепляются на парафине к стеклу или кусочку пластмассы.
ПОКРЫТИЕ МЕТАЛЛОМ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕРЕВА
Мелкие изделия из дерева, например рельефы, могут быть покрыты тонким слоем
металла. Такие металлизированные деревянные изделия будут выглядеть как
металлические литые предметы.
Предварительно изделия из дерева проваривают в воске или парафине,
церезине, озокерите или других восковых смесях для устранения гигроскопичности, так
как дерево впитывает электролит. Затем изделия графитируются, на них
устанавливаются проводники, подвешивается груз и форма загружается в ванну.
ПОКРЫТИЕ МЕТАЛЛОМ
ПЕРЬЕВ ПТИЦ
Таким же способом, как и при покрытии металлом изделий из дерева (см.
предыдущую главу), могут быть покрыты металлом перья птиц, но их не проваривают
в воске или парафине, а только погружают в расплавленный состав, после чего
графитируют, прикрепляют проводник и груз.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРЕСС-ФОРМ
ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ АКРИЛАТА
С помощью гальванопластики можно изготовлять пресс-формы для прессования в
них предварительно размягченного акрилата (органического стекла). Для этого с
рельефной модели снимают металлический контррельеф, наращивая металл в
гальванопластической ванне непосредственно на модель. Готовят рельефную модель из
гипса или пластилина.
Покрыв модель графитом и приложив проводники из проволоки, модель загружают
в гальванопластическую ванну и выдерживают ее до отложения на ней меди
толщиной не менее 1,5-2 мм.
Полученный медный контррельеф облуживают с обратной стороны оловянно-
свинцовым припоем и устанавливают на столе вниз контррельефом, подложив лист
асбеста.
Заключив контррельеф в стальное кольцо (рис. 11) , в него заливают свинец
или баббит, который припаивается к облуженной стороне контррельефа. Кольцо
легко отрезать от трубы соответствующего диаметра. Во избежание растекания
свинца контррельеф вдавливают в песок, предварительно насыпанный на асбест.
Песком следует засыпать и внешние края кольца.
В полученной таким образом пресс-форме можно прессовать изделия из
пластической массы — органического стекла, предварительно размягчив его над
электрической плиткой или в кипятке до состояния резины.
Для прессования размягченное органическое стекло укладывают на полученную
пресс-форму, поверх которой кладут толстую губчатую резину, а затем стальную
плитку толщиной 4—5 мм.
Подготовленную пресс-форму ставят на пресс и сдавливают массу органического
стекла в течение 3—5 мин почти до полного отвердевания.
После прессования форму вместе с моделью погружают в воду для
окончательного охлаждения и извлекают модель из готовой формы легким постукиванием. Для
выдавливания моделей небольших размеров (5—6 см) достаточно канцелярского
винтового пресса или гидравлического пресса, имеющегося в каждом физическом
кабинете школы.
ХИМИЧЕСКОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ
МЕДИ И СПЛАВОВ НА
МЕДНОЙ ОСНОВЕ
Декоративное оксидирование гальванопластических изделий из меди, а также
изделий из бронзы и латуни позволяет отделывать их разноцветными оксидными
пленками. Результаты получаются различные в зависимости от применяемых
растворов , их концентрации, температуры и т. п. При оксидировании изделий из
бронзы и латуни играет важную роль состав этих материалов.
Оксидирование бронзы и латуни
Исследования по оксидированию различных изделий из латуни и бронзы
показали, что цвет и качество оксидных пленок в значительной мере зависят от
состава этих сплавов.
Так, при почти одинаковых количествах в бронзах меди, олова и цинка (87%
меди, 8% олова и 5% цинка) при отсутствии свинца оксидные пленки образуются
значительно труднее. На бронзах же с присадками свинца в пределах от 0,5 до
Рис 11. Пресс-форма (а) и модель (б).
2,5% получение оксидной пленки облегчается и качество ее повышается.
При проведении опытов по оксидированию были исследованы различные составы.
При обработке изделий сульфидом аммония оказалось, что бронзы, а также
латуни, например марки Л-62, со значительным количеством цинка (12-22%)
оксидируются значительно труднее, чем бронза с 4-8% цинка, и латунь, содержащая цинка
не более 10%.
Таким образом, наличие в сплаве свыше 10% цинка затрудняет оксидирование
сульфидом аммония.
Старинный оксидирующий рецепт на основе «серной печени» был
усовершенствован следующим образом: после растворения кристаллов «серной печени» в горячей
воде ее добавляли в сульфид аммония. В зависимости от количества добавляемого
раствора удавалось получить оксидную (сульфидную) пленку от светло- до темно-
коричневого и почти черного цвета.
При этом оксидная пленка получается весьма качественная — равномерного
цвета и прочная.
Еще один состав, применявшийся для оксидирования — 10%-ный водный раствор
тиокарбоната. В этом случае оксидные пленки получаются на всех видах бронз,
за исключением бронз и латуней, содержащих значительные присадки цинка.
Наконец, для оксидирования испытывался раствор тиоантимоната натрия («соль
Шлипе» — двойная соль пятисернистой сурьмы и сульфида аммония). Лучшим
оказался раствор, состоящий из 2,5 г тиоантимоната натрия в 1 л 4%-ного раствора
гидроксида натрия. При погружении бронзовых изделий в этот раствор образуется
равномерно распределенная оксидная пленка коричневого цвета с легким
красноватым оттенком.
Бронзы и латуни с повышенным содержанием цинка и в этом растворе
оксидируются труднее.
Из всех рассмотренных оксидирующих растворов универсальным оказался раствор
из нитрата серебра и нитрата меди. Установлено, что наилучшие результаты
достигаются при использовании 1%-ного раствора нитрата серебра и 10%-ного
нитрата меди, взятых в соотношении 1 : 1 (по объему).
Раствор наносится кистью и тщательно растирается. В зависимости от
требуемого цвета процесс оксидирования повторяется. Раствор дает хорошие результаты
на бронзах и латунях с присадками цинка.
Резюмируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы:
- при сульфидном оксидировании (с добавлением «серной печени») недопустимо
наличие в составе сплава более 10 % цинка. В этом случае оксидирование
затруднено, а иногда просто невозможно;
- присутствие олова влияет на цвет оксидной пленки;
- наличие свинца в количестве от 0,5 до 2,5% облегчает образование оксидных
пленок и улучшает их качество.
Наиболее распространенным является раствор «серной печени», дающей темно-
коричневые шоколадные цвета. (Получение «серной печени» подробно описано в
статье «Декоративная отделка металла»)
Для цвета старой бронзы изделия обрабатывают раствором, содержащим
следующие вещества, в граммах:
Хлорид кальция — 34
Нитрат меди — 120
Сульфат меди — 60
Хлорид аммония — 20
Компоненты растворяют в 1 л горячей воды и горячим раствором несколько раз
смачивают поверхность изделия. Очередной раз наносят раствор только после
высыхания предыдущего слоя раствора.
Во всех рецептах, приведенных ниже, содержание отдельных компонентов дано в
граммах, при этом смесь компонентов растворяется в 1 л дистиллированной воды.
Рецепт № 1 (коричневые тона)
1-й состав
Сульфат меди — 500
Хлорид цинка — 500
На изделие наносят смесь в виде кашицы. Покрытию дают высохнуть, затем
смывают водой.
2-й состав
Гипохлорид калия (или натрия) — 6
Сульфат меди — 28
Раствор подогревают и смачивают им изделие.
3-й состав
Сульфат меди — 25
Сульфат никеля — 25
Гипохлорид калия — 12
Перманганат калия — 7
Изделия погружают в раствор на 0,5—2 мин и нагревают до кипения. Большие
скульптуры обливают горячим раствором или наносят его щеткой.
Раствор дает тона от светло-коричневого до темно-коричневого. Если изделие
долго держать в растворе, оно получает черную окраску. Длительная обработка
раствором создает грубую поверхность.
Рецепт № 2 (светло-коричневый цвет)
Хлорид натрия — 100
Нитрат аммония — 100
Нитрат меди — 10
Раствор нагревают до 100°С и погружают в него изделие. При погружении
изделие встряхивают.
Рецепт № 3 (коричнево-медная окраска)
1-й состав
Ацетат меди — 30
Хлорид железа — 30
Хлорид аммония — 10
Раствор наносят кистью, затем изделие нагревают до почернения, промывают и
сушат. Для получения коричневой окраски в раствор вводят медный купорос.
2-й состав
Нитрат калия — 10
Хлорид натрия — 10
Хлорид аммония — 10
5%-ная уксусная кислота — 1
Изделие натирают горячим раствором.
3-й состав
Сульфат меди — 300
Перхлорат калия — 160
Температура раствора 80°С. После нанесения раствора изделие протирают
мягкой латунной или очень жесткой волосяной щеткой, сначала наносят на него
раствор, затем промывают поверхность изделия водой.
Рецепт № 4 (бронзовый цвет)
1-й состав
Сульфат никеля — 20
Соль хлорноватистой кислоты — 40
Сульфат меди — 180
Перманганат калия — 2
2-й состав
Хлорид аммония — 120
Оксалат калия — 40
5%-ная уксусная кислота — 1
Рецепт № 5 (цвет от коричневого до черного)
«Серная печень» 10-20
Сульфид калия или сульфид натрия — 6
Хлорид аммония — 20
Рецепт № 6 (цвет от светло-коричневого до темно-коричневого)
Ацетат аммония — 50
Ацетат меди — 30
Хлорид аммония — 0.5
Изделия погружают на 5-10 мин в кипящий раствор. Без добавления в раствор
хлорида аммония процесса окрашивания не происходит. При большом содержании
хлорида аммония изделия чернеют от света. Если добавить к раствору 4 г суль-
фата меди, то изделие приобретает темный шоколадный тон; при меньшем
количестве сульфата меди — более светлые тона.
Патинирование скульптуры
Светло-коричневую пленку на бронзе и меди получают погружением предмета на
2-3 мин в раствор, состоящий из следующих веществ:
Сульфат меди — 60
Перманганат калия — 7,4
Температура раствора 90-95°С. Раствор наносят и кистью.
Для окраски бронзы в темно-коричневый цвет растворяют 195 г карбоната меди
в 1 л концентрированного гидроксида аммония и после этого раствор разбавляют
водой 1 : 10. Изделие погружают в раствор с температурой 80-90°С.
Зеленые пленки могут быть получены распылением из краскопульта или
аэрографа раствора, состоящего из 104 г сульфата аммония, 3,7 г сульфата меди и 1,5
г концентрированного гидроксида аммония (все растворяют в 1 л воды).
Распыление повторяют 5 раз с интервалами 10-15 мин для сушки. Недопустимо попадание
воды на поверхность изделия ранее 3-4 ч.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ
СПОСОБЫ ДЕКОРАТИВНОЙ
ОТДЕЛКИ ИЗДЕЛИЙ
Выше были приведены различные рецепты химической декоративной отделки
медных и бронзовых изделий.
В домашних условиях можно производить декоративную отделку
гальванопластических изделий и различных металлических предметов электрохимическим
способом, покрывая их пленкой других металлов.
Приведем несколько способов декоративных отделок, дающих наиболее
интересный эффект:
- серебрение;
- окрашивание изделий в яркие и пестрые цвета;
- декоративное хромирование, имитирующее агат;
- химическое никелирование;
- отделка «кристаллит»;
- декоративная отделка изделий из алюминия и его сплавов путем
электрохимического оксидирования и окрашивания полученной оксидной пленки в органических
(анилиновых) красителях, которые применяют для окраски шерстяных тканей.
Гальваническое серебрение.
Многие изделия, изготовленные из меди, латуни, легко покрыть серебром. Для
этого готовят электролит следующего состава, в граммах:
хлорид серебра — 40
гексациаиоферрат калия — 200
карбонат калия — 20
вода дистиллированная — 1000
Температура электролита 20-80°С. Плотность тока 1,0-1,5 А/дм2. Анод из
серебра .
Приготовление хлорида серебра
Для получения хлорида серебра к раствору нитрата серебра приливают (в
темном помещении) раствор хлорида натрия. После образования хлорида серебра в
виде творожистого осадка жидкость сливают, осадок несколько раз промывают
водой, затем переносят в 10%-ный раствор гексо-цианоферрата калия (красной
кровяной соли), где хлорид серебра растворяется.
При отсутствии нитрата серебра его готовят из чистого высокопробного
серебра, для чего берут 10 г металлического серебра и измельчают его. Порошок
помещают в фарфоровую чашку, содержащую 50 см3 азотной кислоты плотностью 1,25
см3. Чашку нагревают на песочной бане, размешивая жидкость стеклянной
палочкой .
Серебро растворяется, при реакции выделяется бурый ядовитый газ (оксид
азота) , поэтому процесс растворения серебра следует проводить в вытяжном шкафу
(в условиях химического кабинета). Нагревание ведут до полного растворения
металлического серебра и прекращения выделения газов. Раствор охлаждают,
затем, перемешивая, добавляют 3-4 части дистиллированной воды.
Химическое серебрение.
Для химического серебрения раствор готовится следующим образом: 20 г
нитрата серебра растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и переводят
его в хлорид серебра, добавляя 20 г раствора хлорида натрия (сливание
растворов поваренной соли и нитрата серебра проводят в темной комнате). Выпавший
осадок хлорида серебра несколько раз промывают водой, затем переносят его в
предварительно приготовленный 5%-ный раствор тиосульфата натрия (100 мл). Для
серебрения медных и латунных изделий их смачивают указанным раствором с
добавкой мела или зубного порошка. Щеткой натирают изделия этой кашицей. По
окончании серебрения изделие промывают сначала струёй холодной воды, затем
теплой или горячей и, наконец, в 2-3%-ном растворе уксусной кислоты.
Окрашивание медных
или омедненных изделий
в яркие цвета.
Интересные декоративные эффекты удается получить электрохимическим
способом, нанося на поверхность тончайшие пленки оксида меди.
Окрашивание меди в яркие цвета производится двумя способами: химическим и
электрохимическим. Эти методы обработки позволяют получить широкую гамму
цветов на медных гальванических покрытиях.
Химическое окрашивание.
Раствор для декоративной отделки меди и омедненных изделий в яркие цвета
содержит, в граммах:
Тиосульфат натрия — 125
Ацетат свинца — 40
Вода дистиллированная — 1000
При составлении ванны каждый компонент растворяют отдельно и смешивают
перед самым употреблением.
Изделия, укрепленные на проволоке, погружают в ванну, слегка перемещая их в
растворе до тех пор, пока не получится требуемый цвет, затем быстро промывают
в воде. В процессе окрашивания на поверхности образуется пленка сульфида
свинца. Этот раствор при нагревании дает в первые несколько секунд золотистое
окрашивание, затем (через 0,5 мин) окраска изменяется и переходит сначала в
синий цвет, а затем и в другие цвета (см. табл.). Проще всего окрасить
изделие в золотистый или синий цвет, так как они «живут» сравнительно длительное
время и их проще зафиксировать.
Таблица 1
Последовательность изменения цвета медных и латунных предметов при
обработке в растворе сульфида свинца
Медь
Латунь
Золотистый
Оранжевый
Синий
Желто-красный
3 ел енов ато- фиол ето вый
3 опотисто-желтый
Лимонно-жептый
Оранжевый
Желто-красный
ОливкоЕ о-з е л еный
Для образования синего цвета следует поддерживать температуру раствора до
60 °С, а для получения золотистого цвета — 35-40°С.
Также осуществляется окрашивание изделий из латуни в растворе, содержащем
125 г гидроксида натрия, 50 г натриево-калиевой соли винной кислоты (сегнето-
вой соли), 100 г сульфата меди.
Раствор составляют следующим образом: все три компонента в отдельности
растворяют в воде, затем раствор гидроксида натрия смешивают с раствором сегне-
товой соли и, наконец, в раствор вводят сульфат меди. Температура раствора не
ниже 18-20°С.
Электрохимическое окрашивание.
Такое окрашивание медных и латунных изделий в различные цвета производят
нанесением тончайшей пленки оксида меди на катоде (изделие) из водных
растворов органических соединений меди. Способ позволяет окрашивать медь и латунь в
различные яркие цвета, меняя способ обработки. Электролиз при окрашивании
ведется при очень низких плотностях тока.
Существенный фактор для получения качественного, равномерного цвета на
металле — предварительная подготовка окрашиваемой поверхности. Равномерную
окраску трудно получить на слишком тонкой оксидной пленке. Для того чтобы
избежать неравномерности интерферирующего оттенка, возникающей вследствие
различной светопоглощающей способности металла, применяют гальваническое нанесение
подслоя из меди толщиной 10-20 мкм. Кроме того, рекомендуется предварительное
полирование поверхности, а также ее окрашивание или пескоструйная обработка.
Изделия с подготовленной поверхностью обрабатывают в гальванической ванне
при очень малых плотностях тока (0,05-0,1 А/дм2) . Анод медный.
Таблица 2
Изменение цвета пленки зависит от выдержки изделия в электролите.
Цвет
Время, (б секундах)
Оранжевый
20
Красный
40
Пурпурный
60
Синий
SO
се ешо-зеленый
100
Желтый
140
Золотисто-желтый
170
Розово-красный
200
Пурпурный, синий
230
Темно-зеленый
260
Для получения тонких цветных оксидных пленок наиболее удобными являются
растворы, в которых оксид меди образуется с умеренной скоростью. Если
скорость образования оксида меди на катоде слишком велика, рост пленки
задерживают, например, снижением щелочности раствора, понижением температуры,
разбавлением раствора или комбинацией этих приемов.
Ниже приводятся рецепты растворов для получения оксидных пленок; содержание
компонентов в 1 л раствора дано в граммах.
1-й рецепт
Сульфат меди — 100
Оксипропноновая кислота — 150
Гидроксид натрия — 112
2-й рецепт
Сульфат меди — 100
Лимонная кислота — 355
Гидроксид натрия — 24 6
3-й рецепт
Сульфат меди — 100
Гликолевая кислота — 128
Гидроксид натрия — 112
4-й рецепт
Сульфат меди — 100
Гидротартрат калия
Гидроксид натрия —
5-й рецепт
Сульфат меди — 24
Салициловая кислота — 56
Гидроксид натрия — 42
- 125
35
6-й рецепт
Сульфат меди — 50
Тростниковый сахар — 100
Гидроксид натрия — 50
7-й рецепт
Сульфат меди — 10
Глицерин — 125
Гидроксид натрия — 50
8-й рецепт
Сульфат меди — 100
Пирофосфорная кислота — 275
9-й рецепт
Сульфат меди — 5
Гидроксид натрия — 400
10-й рецепт
Сульфат меди — 15
Тетраборат натрия — 150
Электрохимическое окрашивание производят также в электролите следующего
состава :
Сульфат меди — 60
Сахар-рафинад — 90
Гидроксид натрия — 40
Раствор, содержащий сульфат меди и сахар, следует вливать в раствор щелочи.
Аноды — медные. Режим расисты следующий: температура 25-40°С, катодная
плотность тока 0,01 А/дм2. Изделия после погружения в ванну выдерживаются без
тока в течение 1 мин.
По мере уменьшения объема электролита в раствор добавляется
дистиллированная вода. Свежеприготовленный электролит может работать длительное время без
корректирования, пока концентрация электролита не снизится на 1/3.
Для повышения блеска поверхностей в электролит добавляют 20 г карбоната
натрия. Однако электролит без карбоната натрия более стоек. Снятие цветного
оксидного слоя производится в 5%-ном растворе аммиака. Для лучшего
предохранения окрашенного слоя от коррозии и механических повреждений изделия
рекомендуется покрывать прозрачным лаком (нитролаком, глифталевым, перхлорвиниловым
и др.).
Хороший эффект дают и другие электролиты, например следующего состава, в
граммах:
Сульфат меди — 110-115
Лимонная кислота — 100-105
Гидроксид натрия — 120-125
Вода — 1000
Температура раствора комнатная, плотность тока от 0,08 А/дм2 и выше.
Электроника
от сайта к сайту
Гололобов В.Н.
Как выбрать и проверить схему?
Все мы временами ошибаемся, или, формулируя иначе, не ошибается тот, кто
ничего не делает. Иногда мы ошибаемся в принятии решения. Так, влекомый
любопытством, я решил посмотреть, как выглядит новый оконный менеджер KDE
операционной системы Linux. Прочитав рекомендации по обновлению старой версии на
новую, я обновил менеджер в дистрибутиве Fedora 8, с которым работал в
последнее время.
Расплатой за любопытство стало то, что теперь вместо стабильной версии я
работаю в разрабатываемой, каждодневно и много обновляемой и съедающей мой
трафик. Сожалеть ли о неверном принятом решении, я еще не решил, хотя
некоторые проблемы появились. Что ж, иногда делаешь ошибки при принятии решения.
ьОи;ь С 0 13 - Пр«# т
16:22
Вид KDE 4 в Fedora 8
Иногда ошибки делаешь в процессе работы. Самыми обидными бывают «опечатки».
Об одной такой опечатке, когда при выводе на орбиту американского спутника
из-за того, что программист вместо точки с запятой поставил двоеточие,
пришлось уничтожить и спутник и ракету-носитель, о такой опечатке я прочитал
много лет назад в каком-то из журналов. Различаются два схожих знака на
клавиатуре только тем, что при вводе одного дополнительно нажимается клавиша
Shift, а другой вводится непосредственно. Конечно, любителю не грозят потери
миллионов долларов из-за ошибок в схеме, но отчего-то сдается мне, что его
огорчения могут вполне быть сравнимы с огорчениями НАСА.
Как правило, и начинающие, и опытные любители, следуя практике
профессионалов, предпочитают создавать свои схемы, базируясь на тех, что находят в
книгах, журналах, а сегодня и в Интернете на многочисленных радиолюбительских
сайтах. Схем много. Как выбрать ту, что нужно, и избежать огорчений от
проделанной впустую работы?
На примере разных схем, которые я собираюсь взять на сайте «Радиотехник», я
хочу рассказать, как я подошел бы к выбору схемы. Это нисколько не означает,
что я лучше других знаю, как это сделать. Это не значит и, что если вы иначе
подходите к выбору, то вы неправы. Здесь каждый волен поступать, как находит
нужным, как ему удобна, как ему «уютнее». Радиолюбителя окружают любимые
книги и журналы, приборы, которые не с неба упали, а были куплены на совсем не
лишние деньги, и интересы, которые могут меняться, а могут и сохраняться
длительное время. Все это и создает тот уютный мирок, где любитель чувствует
себя «дома». Обновление этого мирка может быть ожидаемо и радостно, когда после
долгих размышлений, сомнений, советов и споров, после накопления необходимых
средств, радиолюбитель приобретает новый прибор. Но может быть непрошеным и
лишним, когда, поверив на слово, радиолюбитель отказывается от привычного
стиля работы и начинает осваивать «подход по науке», ощущая постоянное
напряжение и дискомфорт. Особенно это печально, если результаты двух подходов
настолько неразличимы, насколько это вообще возможно.
Так что, все, о чем я хочу рассказать, относится только к моему подходу, и
совсем никому не обязательно. Мне так удобнее, вот и все.
Первое, с чего я начал бы выбор схемы — постарался понять, как она
работает . Или должна работать. Бывает так, что название схемы может ввести вас в
заблуждение. Хотя и редко, но так бывает. Приступая к выбору, вы уже более
или менее четко сформулировали задачу. И теперь вы хотите, и это правильно,
найти самое простое решение, которое полностью удовлетворяло бы вас. Но
иногда, во всяком случае, со мной, бывает так, что даже читая описание схемы, не
замечаешь подводных камней, очарованный простотой и лаконичностью. И только
купив необходимые детали, собрав, иной раз сразу на выполненную
собственноручно печатную плату, всю схему, вчитываешься в текст, который неоднократно
читал до этого, и находишь, отчего выбранная схема не подходит.
Лично мне помогает до покупки деталей и изготовления печатной платы
рассмотреть работу схемы за компьютером. Не все может получаться в этом
процессе. Не всегда программа полностью дает ответы на все вопросы. Но, работая с
программой, вольно или невольно задумываешься о деталях, прежде укрытых за
вашими собственными фантазиями, вашим представлением о том, как все могло бы
быть, и начинаешь видеть то, что есть на самом деле.
Схемы, о которых пойдет речь ниже, подобраны достаточно случайно, выбор
обусловлен, порой, настроением и погодой, а не продуманной методикой. Между
выбранными нет сложных схем. Их труднее рисовать, но даже и не по этой
причине я их избегаю, а по причине того, что все сложные схемы, в конечном счете,
приходится разбивать на более простые функциональные узлы, не слишком
превосходящие по размеру то, что будет представлено.
Заманчивым кажется сюжет сравнения разных схем, решающих одну и ту же
задачу. Но для сравнения обязательно должен быть конкретный набор «вводных»,
конкретный перечень условий, которым должно удовлетворять решение. А таких
наборов в разных случаях может быть очень много. Кроме того, некоторые схемы
могут оказаться «капризны», чем вызовут мое неудовольствие, и я выскажусь
против них, тем самым без каких-либо серьезных оснований обидев автора схемы.
Да, ее нужно настроить, да, она не позволяет выбирать любые компоненты, но
только предписанные, и что? Правильно собранная и настроенная, она прекрасно
будет работать. Так что от сравнения я воздержусь, а если в порыве
негодования позволю эмоциям выплеснуться наружу, так это только эмоции. Не более
того .
Автоматика в быту — регулятор сетевого напряжения
С сайта cxem.net
В. Янцев, Моделист-Конструктор №4, 1990 г., стр.21
В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства
для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов
управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов,
частотой вращения электродвигателей.
Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах,
обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-
первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что
нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников,
магнитофонов . Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с
активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя
использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера -
электродвигателем, трансформатором.
Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в
котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный
транзистор.
Транзисторный регулятор напряжения содержит минимум радиоэлементов, не
вносит помех в электрическую сеть и работает на нагрузку, как с активным, так и
индуктивным сопротивлением. Его можно использовать для регулировки яркости
свечения люстры или настольной лампы, температуры нагрева паяльника или
электроплитки, скорости вращения электродвигателя вентилятора или дрели,
напряжения на обмотке трансформатора.
Устройство имеет следующие параметры: диапазон регулировки напряжения - от
О до 218 В; максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей
цепи одного транзистора — не более 100 Вт.
Регулирующий элемент прибора — транзистор VT1 (рис.1.1).
Диодный блок VD1-VD4 в зависимости от фазы сетевого тока направляет его на
коллектор или эмиттер VT1. Трансформатор Т1 понижает напряжение 220 В до 5-8
В, которое выпрямляется диодным блоком VD6- VD9 и сглаживается конденсато-
ромС1. Переменный резистор R1 служит для регулировки величины управляющего
напряжения, а резистор R2 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD5
защищает VT1 от попадания на его базу напряжения отрицательной полярности.
Устройство подсоединяется к сети вилкой ХР1. Розетка XS1 служит для подключения
нагрузки .
Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером Q1
сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную об-
-*н
год 2
Рис. 1.1
мотку трансформатора Т1. При этом выпрямитель, состоящий из диодного блока
VD6- VD9,конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее
напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в
момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной
полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2-эмиттер-коллектор VT1-VD3. Если
полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1-
коллектор-эмиттерУТ1-"\Л1)4. Значение тока нагрузки зависит от величины
управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение
управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1.3tot ток, а
следовательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше уровень
управляющего напряжения, и наоборот. При крайнем правом по схеме положении
движка переменного резистора транзистор окажется полностью открыт и "доза"
электроэнергии, потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной
величине. Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется
запертым и ток через нагрузку не потечет.
Управляя транзистором, мы фактически регулируем амплитуду переменного
напряжения и тока, действующих в нагрузке. Транзистор при этом работает в
непрерывном режиме, благодаря чему такой регулятор лишен недостатков,
свойственных тиристорным устройствам.
Теперь перейдем к конструкции прибора. Диодные блоки, конденсатор, резистор
R2 и диод VD6 устанавливаются на монтажной плате размером 55x35 мм,
выполненной из фольгированного гетинакса или текстолита толщиной 1-2 мм (рис. 1.2).
Рис. 1.2
В устройстве можно использовать следующие детали. Транзистор - КТ812А(Б),
КТ824А(Б) , КТ828А(Б) , КТ834А(Б,В) ,КТ840А(Б) , КТ847А или КТ856А. Диодные
блоки: VD1- VD4-KUi410B илиКЦ412В. VD6- VD9 - КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным
индексом; диод\ЛЭ5 - серии Д7, Д226 или Д237. Переменный резистор - типа СП,
СПО, ППБ мощностью не менее 2 Вт, постоянный - ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Оксидный
конденсатор - К50-6, К50-16. Сетевой трансформатор - ТВЗ-1-6 от ламповых
радиоприемников и усилителей, ТС-25, ТС-27 — от телевизора "Юность" или любой
другой маломощный с напряжением вторичной обмотки 5-8 В. Предохранитель
рассчитан на максимальный ток 1 А. Тумблер - ТЗ-С или любой другой сетевой. ХР1
— стандартная сетевая вилка, XS1 - розетка.
Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габаритами
150x100x80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тумблер и переменный
резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка для подключения нагрузки и
гнездо предохранителя крепятся на одной из боковых стенок корпуса. С той же
стороны сделано отверстие для сетевого шнура. На дне корпуса установлены
транзистор, трансформатор и монтажная плата. Транзистор необходимо снабдить
радиатором с площадью рассеяния не менее 200 см и толщиной 3-5 мм.
Регулятор не нуждается в налаживании. При правильном монтаже и исправных
деталях он начинает работать сразу после включения в сеть.
Теперь несколько рекомендаций тем, кто захочет усовершенствовать
устройство . Изменения в основном касаются увеличения выходной мощности регулятора.
Так, например, при использовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая
нагрузкой от сети, может составлять 150 Вт, для КТ834 - 200 Вт, а для КТ847-250
Вт. Если необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в
качестве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно включенных
транзисторов, соединив их соответствующие выводы. Вероятно, в этом случае
регулятор придется снабдить небольшим вентилятором для более интенсивного
воздушного охлаждения полупроводниковых приборов. Кроме того, диодный блок VD1-
VD4 потребуется заменить на четыре более мощных диода, рассчитанных на
рабочее напряжение не менее 250 В и величину тока в соответствии с потребляемой
нагрузкой. Для этой цели подойдут приборы серий Д231-Д234, Д242, Д243, Д245-
Д248. Необходимо будет также заменить VD5 на более мощный диод, рассчитанный
на ток до 1 А. Также больший ток должен выдерживать предохранитель.
Пробуем разобраться
Не то, чтобы были сомнения, отнюдь, и статья достаточно подробно описывает
работу схемы, но прежде, чем приступать к подбору деталей и пайке, хочется
получше понять, как все происходит в устройстве. У меня есть несколько
программ, которые должны помочь с этим, если меня не устроит одна из них, я
использую другую, и даже интересно посмотреть, как работает каждая из них с
одной и той же схемой.
Рассмотрев схему, я припоминаю, что очень давно встречал похожую, которая
использовалась в качестве электронного предохранителя. При исправной нагрузке
транзистор полностью включался, и к нагрузке поступало полное сетевое
напряжение, а когда устройство слежение за током нагрузки обнаруживало
существенное превышение этого тока над заданным значением, транзистор закрывался,
принимая все напряжение «на себя». Схема была призвана заменить обычный
предохранитель , или дополнить обычный предохранитель. Смысл такого дополнения в
том, что обычный предохранитель предназначен для защиты сетевых проводов от
перегрузки, а вас от неприятностей, связанных с коротким замыканием в
питающей сети, при неисправности устройства, телевизора или радиоприемника. В
задачу предохранителя не входит защищать само устройство, поэтому
предохранитель выходит из строя (срабатывает, перегорает) не сразу, а через некоторое
время. Тогда как, в устройстве, а уже тогда использовалось много транзисторов
и микросхем, в устройстве при перегрузке транзисторы могут выходить из строя
очень быстро. Чтобы этого не произошло, следует ускорить работу
предохранителя, что и было предложено разработчиком схемы. Особенно удобен такой
быстродействующий предохранитель в учебных заведениях, где проводятся лабораторные
работы с электрическими схемами, которые собираются учащимися. Ошибки в
монтаже схемы могут повлечь за собой выход из строя лабораторного оборудования
даже при наличии автоматов отключения потребителя, а электронный ключ
предотвращает такой исход. Вернемся к схеме. Мне удобнее трансформировать схему,
как это показано далее.
Фалл Upast-a Паевого» ение Нстаега
jj JV, * 'Vtj о ■ i .
аиаграммь
Де1 ao'CBti ая Полярная
ао-..|^ная , .иаграмма
Омита
|< 1.1
iviarpar if'а смешач!-ая
:/мита пэ-гяр|-ая Cmi'
и.'ншнчнан лк^-'крмн!'
[>-(и"Р.-[ niif>:iH де-apt лис-as.
кр>гсэая ОремешАя
дгагаамма диаграмма
I ac.ni' ца
ист-1нност-1
LlpoetT Инстзуме-гы Узделсроввнге Зид inpaer.a
o^reg' ?сл | sjeg'.dp |
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
тп
Type-lir
Start- j
Step-30 г
Dl
(£) J- I JL V
R-50 Ohn
С LI
1С 10 CD" D 31
: o:
a up
гф
не* поедупре t^ehtt.i |3 : С
Рис. 1.3. Повторение схемы в Qucs
Напряжение на «лампочке» (R1) при напряжении батарейки V3 = 1 В получается
10 В. Но, изменяя напряжение V3, можно получить другой результат.
О 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03
time
Рис. 1.4. Напряжение на лампочке при напряжении V3 = 1.5 В
Таким образом, транзистор Т1 играет роль управляемого сопротивления, чем
больше напряжение на его базе (чем больше ток базы), тем меньше
сопротивление , тем больше напряжение в нагрузке. То, что биполярный транзистор элемент
токовый, и удобнее рассматривать ток базы, а не напряжение на базе, можно
подчеркнуть, заменив источник постоянного напряжения V3 на источник
постоянного тока. В этом случае можно отказаться от сопротивления R2, задача
которого ограничить ток базы. Источник постоянного тока (не напряжения, а тока)
имеет достаточно большое внутреннее сопротивление и обеспечивает заданный ток
базы, независимо от сопротивления нагрузки.
?а.ч Прав, в Расга'о»е-«'е Рстае. а
диаг рамиь
Грое-т Иг-стр/мекгэ! Чсдегирсзание Ql1A Cnoaeta
у o_reg.scn | .rp rCg;"' col |
t -~
''£>йта&чя Полярная
* як чак J ./аграмг.'а
'. .|.м-а
-i.iarpar.it/a меи-анмас
Сч/та по .чрная-Сми
Гмс-иа>«-ая Тэомср'.ая
мита-гзляаг- де» артоь-t ая
ая
диа~рамг. та диа^раг.п.'а
Тар л.-да
■ tcTrii—юст.1
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
DC'
■. I
,,ae-lin
Уж.- I mi
L JS Г J! DDI
d j:
ft-" Г'редуири «^ечий Г i
Рис. 1.5. Замена источника напряжения в базовой цепи на источник тока
Аналогично предыдущему опыту можно изменить значение тока источника II до
100 мА и получить напряжение на выходе другой величины.
К моделированию схемы в программе Qucs мне остается добавить, что в
свойствах моделирования переходного процесса я убрал начальную инициализацию на
постоянном токе (параметр initialDC можно поставить в состояние yes и по, в
последнее я его и перевожу).
Меня немного смущает вид переменного напряжения на всех диаграммах, кроме
последней. Синусоидальный сигнал либо обрезается, либо превращается в
прямоугольные импульсы, как на рисунке 1.5. Можно проверить это в другой
программе , что я и намерен сделать. Мои сомнения относятся к базе многих программ
при симуляции работы электрической схемы SPICE. Разные программы используют
разные версии этого универсального симулятора, используют свои алгоритмы.
Вначале пусть будет SwCAD III.
Z50
-Z50-1—I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0.00Z 0.004 0.006 0.008 0.01 0.01Z 0.014 0.016 0.018 0.0Z 0.0ZZ 0.0Z4 0.0Z6 0.0Z8 0.03
time
Рис. 1.6. Результат изменения тока базы регулирующего транзистора
О i. и i.ii'iiyk 'if ::i,4;i-';.l l.; i l.s, 1. .1 ;n. ...1-
»v«*ll Ml
'J
HLIUftt
i -
r
I a
MLtMJl
1
Рис. 1.7. Повторение предыдущего эксперимента в программе
LTspice (SwCAD III)
При токе источника II равном 0.2 мА искажения тоже имеют место, хотя я
постарался выбрать транзистор с допустимым напряжением эмиттер-коллектор равным
150 В, а амплитуду переменного напряжения ограничил 100 В. При токе в 2 мА
характер напряжения меняется.
Рис. 1.8. Характер напряжения при управляющем токе 2 мА
Таким образом, когда транзистор полностью открыт, а разные токи полного
открывания транзистора могут зависеть от статического коэффициента усиления,
тогда напряжение практически синусоидально, иначе его форма искажена. Но
характер искажений в двух программах различен. Зависит ли это от моделей
транзисторов , от программ или эти искажения появятся и в реальной схеме? Самый
простой способ выяснить это — собрать схему на макетной плате. Но мне
хотелось бы выяснить все до сборки, тем более, что я не люблю работать с
напряжениями больше 5-12 В. Не люблю, хотя и приходится иногда.
Попробуем разрешить эти сомнения, собрав схему еще в одной из программ,
Proteus.
:sa _гг} <зг- ^irn -> ♦ =i -a siq -
t-v . .: ч-г. -I
Рис. 1.9. Работы схемы в программе Proteus при управляющем токе 0.2 мА
Видимые искажения могут быть обусловлены тем, что уггравляющий транзистор,
все-таки, не резистор, и его свойства могут зависеть от напряжения на
коллекторе, определяемого регулируемым напряжением источника VI. Окончательная
проверка возможна только на макетной плате, но я вполне готов довериться
программам .
Собственно, зачем программы и схемы? Мне хотелось бы немного поговорить о
том, что не так бывает с устройствами, со схемами, которые повторяешь или
разрабатываешь сам. Обычно, начиная с макетной платы, ты проходишь тот же
путь, который я хочу пройти с программами симуляции электрических цепей.
Очень часто транзисторы выходят из строя так, что перестает работать
переход эмиттер-база. Если проверить этот переход с помощью мультиметра, то он
ведет себя в точности так, как ведет себя сопротивление величиной в несколько
ом (или десятков ом). Попробуем заменить переход транзистора сопротивлением в
несколько ом, удалив источник базового тока.
L-H.-Cl" й_
M'tfTpvwTl 1 о.
pi -л а <г -«
* * " й L Чт Ф
pew reql ан | рол_г*Я- ,ew |
pew геч|2.мс
D1
—w—
MUR460
J. VI
D2
—W—
MUR4«0
■J
5ME(0 100 SO)
01
2NSS60
D3
И
MUR4«0
D4
И
MUR460
< R2
*R1
'499
.tr«n 100m
Рис. 1.10. Работы схемы при выходе из строя базового перехода транзистора
Что же, ток в «лампочке» будет определяться токами утечки транзистора,
будет очень мал, а, следовательно, и напряжение на нагрузке будет очень мало. В
реальной схеме (рис. 1.1) положение регулятора, резистор R1, не будет влиять
на яркость свечения лампы, она не будет светится.
Кстати похожая картина будет наблюдаться при неисправности цепи, создающей
базовый ток управляющего транзистора, не будет напряжения на резисторе R1
(рис. 1.1), не будет напряжения на нагрузке. Если неисправность питающего
блока вызовет уменьшение управляющего напряжения, то это приведет к
уменьшению базового тока и уменьшению напряжения на нагрузке.
Еще одним из часто встречающихся повреждений транзистора бывает пробой
эмиттер-коллектор, когда мультиметр показывает сопротивление в несколько
десятков или сотен ом при проверке транзистора, и величина этого сопротивления
не меняется при смене полярности подключения выводов к прибору. Чтобы увидеть
результат такого повреждения заменим транзистор резистором R2 = 100 Ом.
Р*Дд» 1*-р__р1и-1 Модегирсь-»---** Иштру №1»?ы Оча С грае»-л
у _* ы ч- -4 ч ч & в*¥ j1*''* as ^.*Ф<* 5 ^ © о . • л» •»
pcwje^l ляг | pon reqj.raw |
rTxl
01
02
МЦЯ4вО
MUR460
VI
StNE|0 100 50)
""100
03
04
MUR4«0
MUR460
.Iran 100m
Рис. 1.11. Осциллограмма напряжения на нагрузке при пробое транзистора
При такой неисправности лампочка может светиться, но ее яркость перестанет
управляться, свечение лампочки обусловлено соотношением величин сопротивления
пробитого транзистора и лампочки. Если сопротивление лампочки много меньше,
чем пробитого транзистора, то лампочка и светиться не будет.
Если диоды моста D1-D4 выбраны неправильно, то они тоже могут выйти из
строя, и будут вести себя подобно пробитому транзистору. Заменим два из
диодов в схеме резисторами сопротивлением в 100 Ом. Выбор именно этих диодов
ничем не обусловлен и случаен. Можно перебрать все варианты и увидеть, как
ведет себя схема в каждом случае. Некоторые программы позволяют вводить в
свойствах заданные неисправности, но это не меняет сущности происходящего, а
выгода от использования программы только в том, что нет необходимости, скажем,
производить намеренную поломку компонента, или проверять мощность
необходимого для «подмены» резистора.
Но если вас интересует, или есть необходимость, проверка всех возможных
случаев выхода из строя компонентов устройства, есть смысл составить
предварительный список, который в дальнейшем и будет проверен. При этом можно
учесть не только один вид неисправности, но все виды, скажем, и пробоя диода,
приводящего к тому, что он превращается в резистор, и пробоя, приводящего к
обрыву диода. Поведение устройства может оказаться различным при разных
характерах повреждения.
.Iran 100m
Рис. 1.12. Поведение схемы при пробое диодов
Как видно из осциллограммы, ток от источника переменного напряжения обходит
управляющую цепь, а напряжение на резисторе нагрузки R1 определяется
соотношением сопротивления нагрузки и пробитых диодов. Внешне результат может
выглядеть аналогично предыдущим экспериментам, то есть, «лампочка» может гореть
(или нет, это зависит от сопротивления), но регулировка отсутствует.
Можно продолжить эксперименты по проверке поведения устройства при
возникновении неисправностей, но меня больше интересует еще один аспект —
регулировка яркости «лампочки» связана с рассеиваемой на транзисторе мощностью.
Выделяемое тепло отводится радиатором. А как велика эта мощность? Тем более,
что в разных режимах, при разных положениях регулятора R1 (рис. 1.1), эта
мощность, видимо, различна.
Программа Qucs позволяет легко добавить измерители тока и напряжения к
интересующим меня элементам электрической цепи, позволяет дополнить эти
измерения уравнением, которое перемножит полученные значения тока и напряжения. Ре-
зультат этого действия можно отобразить на диаграмме. Вот модификация схемы.
Фалг Прав-а "acno.ro«ение Cs_a3tв Грое-т Инструменты Ысделироба^ле Омд £трав»а
pj-eg? чсИ [ a -eg:;.dpi |
о.
диаграммы
,Це- нр|зи::( an I |с:пярнн
ft т
1 аслг-шая /lnarparvU-''a
'. г/.г а
Дна иамма r.'\tcunfta»
О/ита полярмая-Смм
проводгмост та
Смеиамая Тэехмернвя
Cvu'Ta-пспчрн ^.ef ap'CBCt ая
an
t рутзваг ВременнАя
ди а г р а м м а ди а гр аг/ м а
I н:з! ,<ца
I'C "14(1 1031 и
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
DC 1
DI
"й-
Fan*
Р-0 ~R1
"уае-Ili-
Star.- us
Stop-:j J n;
/
/
j 1.1 '-
•ime
-I (-
\
I-
lamp
П-jL :>n
I >pase-e(-ne
^Ti-Pr;.vt0i' .1:
Предунреждимин и последнем мидсккрсшатнГ Нижмии- Fi> i.
Рис. 1.13. Модификация схемы в программе Qucs для наблюдения за
рассеиваемой на транзисторе мощностью.
На рис. 14 приведены осциллограммы напряжения, тока и мощности на
управляющем транзисторе.
Следующая осциллограмма (рис. 15) относится к мощности, рассеиваемой на
транзисторе Т1. По этой осциллограмме можно определить максимальную
рассеиваемую мощность или среднюю за период. Максимальная мощность при таком
положении регулятора R1 (рис. 1.1) не превышает 0.5 Вт, то есть, мощность,
которую легко «переживет» мощный транзистор даже без теплоотвода. Но ситуация
существенно изменится, если мы «пригасим» лампу: при уменьшении амплитуды
переменного напряжения на нагрузке до 50 В осциллограммы, аналогичные предыдущим
выглядят уже иначе. Для этого достаточно изменить ток источника II до 10 мА,
слегка «закрыв» транзистор Т1.
Если предыдущие эксперименты меня интересовали больше в качественном плане,
я мог использовать «ненадлежащие» значения резисторов, транзистор с
неопределенными параметрами, то максимальная мощность рассеивания на транзисторе 150
Вт должны заставить меня задуматься.
0j 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
o.ooz 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 o.oz o.ozz 0.0z4 0.0z6 0.0z8 0.03
time
o.ooz 0.004 0.006 0.008 0.01 0.01 z 0.014 0.016 0.018 o.oz o.ozz 0.0z4 0.0z6 0.0z8 0.03
time
o.ooz 0.004 0.006 0.008 0.01 0.01 z 0.014 0.016 0.018 o.oz o.ozz 0.0z4 0.0z6 0.0z8 0.03
time
Рис. 1.14. Осциллограммы предыдущей схемы
0,002 0,004 0,006 0.008 0,01 0.01 2 0,014 0,016 0.018 0,02 0.022 0,024 0.026 0.028 0,03
time
0.002 0.0040.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03
time
l-
CL
0.002 0.0040.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03
time
Рис. 1.15. Осциллограммы при уменьшении управляющего тока до 10 мА
В первую очередь это относится к сопротивлению нагрузки, «лампочке»,
которая будет светиться. При мощности близкой к реальной ее сопротивление должно
быть около 1 кОм. Затем следовало бы позаботиться о применении диодов,
способных выдержать обратное напряжение при заданном напряжении источника
питания. И, наконец, следует подобрать транзистор с допустимым напряжением
коллектор-эмиттер, которое не меньше, чем амплитуда напряжения источника VI.
Все необходимые компоненты в программе Qucs можно найти в разделе
«Библиотека компонентов» пункта «Инструменты» основного меню. Не все компоненты
имеют развернутый список параметров, но выбрать нужные из длинного списка
доступных вполне возможно.
После замены значения резистора R1 приходится немного изменить свойства еще
одного компонента — «Моделирование переходного процесса», который я несколько
раз менял в предыдущих случаях. А заканчивается процесс настройки симуляции
подбором управляющего тока источника II, в данном случае я остановился на
Значении 1 мА.
Файл Правка Расположение DcTaB-.a
, 4
-
Де» aoTosc-ас Пзгчрная
"aDi/1'нач Деагзамма
i:mi'tr
Диаграмма Сг/ешанна?
Смета гэлярная-Сьм
гэсчсдмг.'зст та
V I
'_ г/енаннаг pext-'ернап
:млта-пэ-прн ле- артэся an
V- р/ оьцч ЕзсмсчмАч
Я1'аграмг/а дгаграмг.'а
1 «шпмк
.■1С 1 .'II"1СС" I'
Проект Иг-"румеч~ь Моде/мровач^е С^д Сгэаэка
ypjezjiici J р recj-IHp |
моделирование
на постоянном токе
0 •'
ЧГ t-c-| И-
моделирование
переходного процесса
"и
Р'1
Г!га1 Д
а
эт:- TR1
Type-In
Start- D
Stop-С0 и s
":_1Ылп4_:
"КЗ
-и-
_1\4ГП4_4
01
J l''MLJ"
3) -
-1
?-1
PT'-Pv vt-Prl.lt
tic чрелумре t.^ct uti'i р : 3
Рис. 1.16. Схема регулятора напряжения после проведенных замен
Диаграмма показывает, что напряжение на нагрузке около трети питающего
напряжения , что, в свою очередь, может означать слабое свечение «лампочки» и
вполне ощутимое рассеивание мощности на транзисторе. Диаграммы (сверху-вниз)
напряжения, тока и мощности, рассеиваемой на транзисторе Т1, выглядят теперь
следующим образом.
О 0.0020.0040.0060.008 0.01 0.012 0.0140.016 0.018 0.02 0.022 0.0240.026 0.028 0.03
time
0 0.0020.0040.0060.008 0.01 0.012 0.0140.016 0.018 0.02 0.0220.0240.026 0.028 0.03
time
10
О 0.0020.0040.0060.008 0.01 0.0120.0140.0160.018 0.02 0.022 0.0240.0260.028 0.03
time
Рис. 1.17. Осциллограммы напряжения, тока и мощности транзистора Т1
Эти диаграммы должны снять обеспокоенность по поводу рассеиваемой на
транзисторе мощности. Теперь максимальная мощность не превышает 8-9 Вт, а такую
мощность можно рассеять с помощью обычного радиатора. Дополнительно вид
напряжения на нагрузке становится похож на полученный в других программах, что
означает — нужно позаботиться о правильном выборе всех элементов схемы, если
хочешь получить правильные результаты. Впрочем, это было ясно с самого
начала .
Итак, можно сказать, что выигрыш от применения транзистора вместо тиристора
в регуляторе напряжения делает габариты устройства больше, но в настоящее
время есть тенденция помещать подобные устройства, если говорить именно о
регулировке яркости света, в силовых шкафах, где габариты не столь важны, да и
фильтры, которые могут потребоваться в случае тиристорного управления, могут
сблизить габариты обоих устройств.
Дальнейшие эксперименты с устройством можно было бы обозначить в следующих
направлениях: замена трансформатора для получения управляющего напряжения
чем-то менее габаритным, замена управления током базы транзистора с помощью
потенциометра чем-то более компактным и надежным и т.д. Но это скорее
интересные эксперименты, чем необходимые. Схема такая, какая она есть, и
совершенствовать ее особой необходимости нет.
Автоматика в быту — удлинитель ПДУ
С сайта cxem.net
Прислал Сергей, г.Кременчуг
Устройство предназначено для управления спутниковым тюнером из другой
комнаты. Эта проблема возникает, когда тюнер один, а телевизоров два или больше
в разных помещениях.
Приемную часть оставляют возле спутникового тюнера, направляя светодиод в
окошко его ИК приемника, а передающую вместе с дистанггионным управлением
уносят в другую комнату, где стоит телевизор.
Рис. 2.1
Передатчик управляется ИК приемником промышленного производства типа TSOP
со встроенным демодулятором несущей (36 кГц). При передаче используется 100%
AM. То есть, если 1 (несущая есть), передатчик включен, если 0 (несущей нет),
передатчик выключен. Оконечный каскад передатчика приоткрыт в режиме молчания
током 15 мА. Антенны приемника и передатчика - четвертьволновые отрезки
провода (16 см).
Приемник - сверхрегенератор с весьма хорошей повторяемостью (изготовлено 3
экземпляра совершенно без проблем на частоты 433,92 и 418 МГц на СМД
элементах) и отличной чувствительностью. Его настройка сводится к подбору емкостей
между коллектором и эмиттером транзистора и емкости и индуктивности
колебательного контура и катушки связи с антенной. Контролировать сигнал, принятый
приемником, можно с выхода первого ОУ (1 вывод LM 358) , подключив вход
контрольного УНЧ . Второй ОУ, входящий в состав микросхемы - пороговое
устройство , с него на таймер идет уже цифровой сигнал. Таймер восстанавливает по при-
ходу высокого уровня несущую частоту 36 кГц и управляет транзистором,
зажигающим ИК светодиод.
D' =■
■■—г—Г-
"О
- D" С'
http ://exem.net
I —i
Рис. 2.2
Разборка «полетов»
Первый шаг не блещет оригинальностью — если вы можете разобрать что-то на
рисунке 2.2, то я могу только догадываться, что на схеме изображены
транзисторы, операционные усилители микросхемы LM 358 и таймер 555. Ни номиналы
резисторов, ни типы транзисторов мне не доступны. Поэтому первый шаг —
обращение на сайт cxem.net. И этот шаг успеха не приносит. Изображение точно такое
же. Приходится искать оригинал, который обнаруживается на стр. 12 в журнале
«Радио» №6 за 2007г. в статье С. Петруся «Радиоудлинитель ИК ПДУ спутникового
тюнера». Результат не столь красив, но зато можно прочитать схему.
К антенне
R12100
R35,6 к
R4 4.7X С4 °=1 мк
R9 \Л
F.S_270k 200 к
DA1.1
1»_
R13 10 к
DA1.2
са
0.1 ш
R11
1 м
0,1 мк
1
1
С12
ЮмкхбЗВ R16f^
1С к К
СЮ
220
СИ
0,1 мк
-и-
R15 75 к
□А2 NE555N
R14 1 М
DA1 LM356AM
,5
G1/GN
+U
Е
-и
DA3 7BLD5
1
R16
ЕЁ
'ST
^ С13
10 [ПК у 20 В
Ш
CSZJ HL1
АЛ107В
VT2
25С2712
Рис. 2.3. Улучшенное изображение предыдущей схемы
Начнем с приемника ИК сигналов. Микросхема TSOP1736, если она исправна,
принимает ИК сигналы, преобразуя их в однополярные прямоугольные импульсы с
амплитудой 5 В, ее легко заменить при моделировании источником прямоугольных
импульсов. А вот задающий генератор... Далеко не всегда эта схема поддается
моделированию, далеко не все программы EDA имеют кварцевые резонаторы, а если
и имеют, то мне кажется, скорее для использования их при разводке печатной
платы, чем при симуляции, а резонаторы на поверхностных акустических волнах я
не встречал ни в одной из программ. Думаю, в отношении задающего генератора
лучше полностью доверится автору статьи, который в этом хорошо разбирается, а
в программе заменить его источником переменного напряжения, что более всего
отвечает логике работы программы. В этом случае модель приемника ИК сигналов
должна выглядеть как-то так.
Файл Прав» а Раппвпс t ение Ястаа-а
_ диаграммы
екадтово-ая
Пзгчрная
acji.i'-'iuM Дгшзамма
Смита
Диаграмма Ск'ешанг-ая
Смита голярнас-Сг.м
гэсзсдиг-'эст та
i-'f/au анная
:r-i.il а-пз чрч
ргхт.*ерчап
де- ар 1 зки ач
К р/ пннч НэеменнЛи
,'II'HI рпмг/п 1\УЛ\рпмт'п
пл
п'.
и
Таил»'да
ЛСТ,1МСС~1'
кзе»т Иг-п-руме-гь Модагировачев L'<•"". Сгзаяг а
• fct-..--jh I lr_retr.dp |
R'
г;-'171
(га) и-
IH-1.1 w
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
Iy:jt:-lir
S:nit-J
С-ор-О.Д и
<
-Й-
Г'.чЧДС 1
F^
F 'I.
rSF_
F-:;t
I
CI
(О I J-СП mV
p |-F,r i >.
те-д
de-Д Ье-Д
n<i.
не- лредупре »:дений \~i : Э
Рис. 2.4. Приемник ИК сигналов в программе Qucs
Чтобы оживить моделирование пришлось внести столь существенные изменения,
что модель получилась очень далекой от исходной. Частота задающего генератора
уменьшилась до 500 кГц (это с 434 МГц!), частота ИК импульсов увеличилась,
вдобавок, если в исходной схеме транзистор Т1 включал задающий генератор, то
в модели он только меняет режим работы выходного каскада усиления. Не думаю,
что такое моделирование дает больше, чем простое разглядывание схемы, но не
думаю, что у любителя есть возможность использовать и должные измерительные
приборы, чтобы измерить и увидеть все процессы исходной схемы. По этой
причине хотелось бы извлечь максимум пользы из процесса моделирования. Если с низ-
кочастотной (ИК) частью схемы все более или менее ясно, если задающей
генератор приходится принимать таким, каков он есть, то с каскадом усиления
выходного сигнала можно, все-таки, провести несколько экспериментов по
моделированию.
Убрав из схемы все лишнее, вернув частоту задающего генератора к значению
434 МГц, можно проверить, как схема будет работать с резистивной нагрузкой, и
что произойдет при замене резистора катушкой индуктивности. А если учесть,
что индуктивность этой катушки мы не знаем, то моделирование уже приобретает
некоторый смысл. В первом эксперименте попробуем сравнить выходной сигнал при
сопротивлении нагрузки 1 кОм и при использовании катушки индуктивности,
имеющей такое же индуктивное сопротивление.
Файл Прав» а Раппвпс t енне Ястаа-а
* - Ми •
_ диаграммы
екартовсжая
Поглрная
aui.i'-'iuM Дгш "juMna
:1.'М|'та
Диаграмма 1>./ешанчая
:?.\.1'та гз.пчрнас-Сг'п
гэсзсди.-'эст та
(т/еи анная
а-п:) чрн
рехт-'ер-.а.1
ле- ар I :ж:г ач
К [I/ пннч НэеменнЛч
,'ii'Hi рпмг/п .'u'iii рпмг/п
Г1Л
п'.
и
Тарлма
ЛСТЛМСС".-
кзе.т Инг."румеч"ь Модвгировансв Еа1; Сгзаяг а
- ^VL",7 7 < С :*) f> *)± ■■ / .-
• ret-1 jch | '_'ei I dp J
± o- fr.
Ml
. i I1, .
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
I
о
R*4 'I
t-.l
Iy:jt:-lir
S-ait-J
3-op-0' u:-
', '! |1 \ ,1 ' ,1 } fi ,1 i'i ', ,1 f, ', ) f, ' ) f, '
I
' i'i I .
ll I',' ll I.
i l , i . ; i , ; ' ! ,
ie-н ^e-:i ae-ti 4e-a
ie-и
t Г1 в
ts-d .'е-н ie-t '_e-b
П<1»
не- лред/пре ♦ хений [Ь : Э
Рис. 2.5. Проверка выходного усилителя при нагрузке 1 кОм
Осциллограмма той же схемы при замене резистора индуктивностью 0.4 мкГн
приведена на рис. 2.6.
Еще более ощутимая разница возникает при замене транзистора 2N2369A,
имеющего граничную частоту усиления 600 МГц, на транзистор 2N2222 с граничной
частотой 300 МГц (рис. 2.7).
1 е-7
Рис. 2.6. Осциллограмма работы усилителя при индуктивной нагрузке 0.4 мкГн
1е-7
Рис. 2.7. Осциллограмма работы усилителя при замене транзистора
Конечно, если собирать схему, то подобные отступления от рекомендаций
автора устройства по выбору элементов не должны иметь место, но не думаю, что
любой из тех, кто повторит схему, имеет возможность наблюдать, к чему могут
привести непродуманные изменения. Еще один полезный эксперимент можно
провести, изменив вид моделирования.
Все проделанные эксперименты не слишком наглядно демонстрируют работу
схемы, но попытка повторить схему на макетной плате может привести к не менее
«ненаглядным» результатам. Дело в том, что на радио частоте работы устройства
его лучше проверять именно с теми элементами, о которых говорится в описании,
а собирать макет, используя резисторы и конденсаторы для поверхностного
монтажа, более того, без рекомендованной печатной платы, это тоже не самое
остроумное решение, поскольку паразитные емкости и индуктивности проверенной ав-
тором платы, и аналогичные не проверенной макетной или обычных конденсаторов
и резисторов, могут очень сильно исказить результаты проверки. Например,
емкость всего в несколько пикофарад между коллектором транзистора и землей
может изменить амплитудно-частотную характеристику усилителя.
Файл Прав» а Раппопс t енне Нстав-а
_ диаграммы
екартовсжая
Полярная
аоллчая Дквгоамма
:?.м1-та
С«л5 \ I .'_f>'i
-1-''
ГСиаграг'ма Ск'ешанг-ая
Сл-н'та гэлчрна<:-Сг'.<
гзсэсдыг-'эст та
рвхт.*грчап
де- api эк:» ач
i.f/eu анная
>-1Л1а-из чря
fli-arpawa дгаграмг.'а
гг.
Таолг-да
.'1CT.1h-.CC-.-
Мрзе»т Ик"ручен~ь МодЕглрава-н'Н Нлг, Сглаа» а
Ml'u)
моделирование
на постоянном токе
г-
F=4 .'I
inp
L!
L-i. 4 L.
С J'JL Jtyi
CI
■ C-l.bpF
- 1 v
' 1-4=4 MH-
n.c
le7
1
en
моделирование
на переменном токе
1урс- og
:-:,-arr- i vz
3xp=' i. 3 Hz
Pairs-1 a
н—
ea
ТТЛ]
не* лрелупре t ,г,енин 11 : I
Рис. 2.8. Получение амплитудно-частотной характеристики усилителя
1е6
1е7
1е8
acfrequency
1 еЭ
1е10
Рис. 2.9. Изменение АЧХ каскада при появлении паразитной емкости
Разница между этим и предыдущем случаем на частоте 400 МГц по напряжению,
примерно, в два раза, а это существенно. Емкость, добавленная в схему между
коллектором и землей — 5 пФ. Не так уж много. Но, поскольку я не проверяю это
на реальной макетной плате, все эти эксперименты за компьютером кажутся
бессмысленными даже мне. Е ели...
Файп Прав» а Раппопс t енне Нстав-а
_ диаграммы
Прзе»т Ик"ручен~ь Модеглрпванне Нлг, Сглаа» а
- ~* t- " .'".)''< с :*) ft D ^ ^ / .- 4- о-<!> 7v>
• rct-6 jch I -jeyo dp J
екартовежая
Пэ.гярная
aon.i'-ная Диаграмма
Смита
-i-'' Ci.. -
Диаграмма С».'ешан»-ас
Смита гзлярнас-'Сг'н
гэсэсды»-'эст та
рехт-'ерчап
де- api зк:» ач
i.f/au анная
л-ьпа-пз чрн
П'-
Кр>'о&ая ЬСзсмеитАя
диаграмма диаграмма
11
ГГ.
Таолнда
.■1CT.1h-1CC_H
(ПО
ТН-J.l J7
II -Г.1 t.S
Г
Г-1.
С1
:>1 л pF
Pi
F = LVt
F J
К--'171-
СО.Л-ЬЧА 1
■-■-it- 'p-; L
-fl/l jH
nut
P4
r-rj -71
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
TF"
Туре- п
sta-t-r
Stca- ' us
ТТЛ]
hs" лрелупре именин 11: I
Рис. 2.10. Схема радиоприемника ИК удлинителя
Посмотрим (рис. 2.11), что мы получаем из «эфира» (комбинация источника
прямоугольных импульсов V3 и амплитудно-модулированного V2) , и что появится
на выходе (метка out).
Такие осциллограммы не производят хорошего впечатления. В первую очередь я
не уверен в выборе индуктивности катушек трансформатора Trl. Но, чтобы не
гадать, можно попробовать получить амплитудно-частотную характеристику каскада
(рис. 2.12).
Усиление на частоте 400 МГц очень мало. Изменив значения индуктивности,
можно получить другую АЧХ (рис. 2.13).
Эта АЧХ получена при значении L1 = 0.1 мкГн и L2 = 0.05 мкГн. Моделирование
схемы при таких значениях дает гораздо лучший результат (рис. 2.14).
Рис. 2.12. Амплитудно-частотная характеристика каскада
0.002
1е6 1е7 1 eS 1е9 1е10
acfrequency
Рис. 2.13. АЧХ после изменения индуктивности Trl
О 5е-8 1е-7 1.5е-7 Ze-7 Z.Se-7 Зе-7 3.5е-7 4е-7
time
О 5е-8 1 е-7 1.5е-7 Ze-7 Z.Se-7 Зе-7 3.5е-7 4е-7
time
Рис. 2.14. Осциллограммы после изменения индуктивности
Я вновь не могу посмотреть это на осциллографе, но эти эксперименты лишний
раз убеждают меня в необходимости точно соблюдать рекомендации, а если даже
при соблюдении всех рекомендаций что-то не получается, есть возможность
сделать разумные предположения о причинах неудачи.
Для определения индуктивности катушек LI, L2 и L3 рассчитаем их значения:
L1 = 0.01 мкГн, L2 = 0.002 мкГн, L3 = 0.11 мкГн. Как видно, я ошибался при
подстановке значений, но проверка при правильных значениях индуктивности уже
не меняет ни качественной, ни количественной картины наблюдений. Все
полезное, что можно было извлечь из прямого моделирования схемы, похоже, было
сделано. А меня интересует продолжение схемы.
Причина такого интереса отсутствие привычного для меня детектора в
приемниках амплитудно-модулированного сигнала. С выхода первого каскада сигнал через
некоторый фильтр приходит на микросхему операционного усилителя. В описании
говорится, что сигнал после прохождения через приемный каскад усиливается.
Насколько я знаю, LM358A не будет усиливать сигнал на частоте 434 МГц. С
другой стороны, фильтр, состоящий из R4C4R6C6 (рис. 2.3), должен существенно
«подавить» эту частоту. Или нет?
Проще всего посмотреть амплитудно-частотную характеристику этой части
схемы.
Как я и предполагал, к частоте 50 МГц на выходе цепи сигнал снижается до
нуля. Эта цепь явно служит для подавления несущей частоты. Тогда, что же
усиливает операционный усилитель?
Единственное разумное предположение, которое я могу сделать (хотя проще
было бы заглянуть в журнал «Радио» №2 за 2007г., где есть еще одна статься
автора схемы, касающаяся именно радио-модулей), что при наличии несущей частоты
ток, потребляемый первым каскадом существенно отличается от тока в отсутствии
частоты (или наоборот, что не столь пока существенно).
К сожалению, моделирование не подтверждает этого предположения, что либо
связано с моделированием, либо с тем, что предположение неверно. Остается
либо предположить, что каскад на первом транзисторе играет роль и первого кас-
када приемника, и детектора, либо обратиться к статье, в которой подробнее
рассказывается о свойствах приемника. Второй вариант мне нравится больше.
0.04
1е6 1е7 1еВ 1е9 1е10
acfrequency
Рис. 2.15. АЧХ цепи связи приемного и усилительного каскада
файл Прав» а Расоолс t ение Встав-а Q|:oetT Икгручеч*ъ Mor,er.ipo6aii-s [>£ £ra«9ta
v irj-gtr'F =ich J rctrie dp J
деаграмг/ы
Цс1 aotabU'.Li'- I'j.i нрман
аол.^чач Д|'ш эамма
Смита
J_.iai par/ма и.'сша iras-
Счете гзлярг-ая-й.м
гзсзсди-'эст та
и.'ваамная ре>:г-'ерчая
~.млта-пэ~чрч де- артоЕг.г ая
У р/ пнкч КэеменчА»
рПМГ.'П Д1'Ш рПМГ/П
пп
0:
0
I ар mi' |н
.1С I .11'ЧСС"
R4
R-IUl
Rs X
R-'i
R-;zoi
С—С. I с Г
С.it
R'
П / R-1M
R- tlvt
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
Т~1
Тур с- in
:-j-ait-n
3"ср--1 г- .
J им/
"НЛП
X
Lilt
не* лред/пре >_дений |b з
Рис. 2.16. Компаратор схемы приемника на ОУ
Но и он не приносит больше информации, чем есть на схеме. Единственное
подтверждение, которое удается найти в статье — ток первого каскада приемника
около 120 мкА, при моделировании он получался равным 122 мкА. Что ж, я сделал
все, что мог, пусть другие сделают больше. Хотя, можно рассмотреть работу
компаратора на второй половине микросхемы LM358A и работу генератора несущей
частоты ИК сигнала. В программе Qucs нет готового компонента таймера 555, его
можно собрать и использовать как подсхему, но я использую другую программу, а
в Qucs рассмотрим работу компаратора по причине того, что модели LM358A не
оказалось ни в одной из доступных мне программ.
Чтобы «ярче» выделить существо процесса, я использую на входе источник
синусоидального сигнала. Схемы подобные этой применяются достаточно часто, так
что совсем не обязательно рассматривать конкретную модель операционного
усилителя , хотя некоторые особенности могут быть. Итак. Операционный усилитель
не имеет цепи отрицательной обратной связи, то есть, работает с максимальным
усилением. Инверсный вход подключен к питающему напряжению через делитель.
Как только сигнал на прямом входе примет значение, при котором на входах
появляется разностное положительное напряжение, на выходе операционного
усилителя устанавливается максимальное положительное напряжение. Положительная
обратная связь через резисторы R1 и R2 способствует ускорению переключения. При
изменении полярности разностного сигнала на выходе устанавливается
максимальное отрицательное напряжение. При одно полярном питании ОУ этому отвечает
напряжение равное нулю на выходе. Словом, единственное, что мне хотелось
выделить, это превращение сигнала не прямоугольного вида в прямоугольный. И,
наконец, генератор на таймере 555.
Рис. 2.17. Генератор несущей частоты ИК сигнала
Это моделирование выполнено в программе SwCAD III. В качестве источника
сигнала, приходящего на вход RST таймера 555 использован генератор меандра с
периодом 2 мс. Сигнал наблюдается на выходе OUT, как и положено. При высоком
значении напряжения на входе начинается процесс генерации несущей частоты ИК
сигнала, при низком несущая частота выключена.
Мне остается только добавить, что использование таймера 555 — самое простое
и удобное решение, а при проверке макета можно попробовать в качестве
излучающего светодиода обычный красный индикаторный светодиод типа АЛ307, который
легче найти в запасниках, чем ИК светодиод. При размещении рядом с приемным
окном управляемого устройства этот светодиод вполне может оказаться
работоспособным .
Автомобильная электроника — устройство оповещения с радиоканалом
С сайта cxem.net
Предыдущая схема показалась мне очень полезной для разного рода применений
в любительской практике. Но остался осадок от того, что работу задающего
генератора не удалось посмотреть. Да и частота 434 МГц... Ее часто используют в
разных устройствах, я сам пользовался пультом управления, работающим с этой
частой, но для домашних экспериментов, как мне кажется, можно использовать
радиоканал на частоту близкую к 27 МГц. На этой частоте работают
радиоуправляемые модели, и, надеюсь, государственные органы надзора не слишком
отслеживают использование этой частоты.
По выше приведенным причинам хочу рассмотреть работу еще одной схемы с
сайта «Радиотехник». Статья очень подробная, есть много полезных рекомендаций,
но всю статью приводить не буду — при необходимости ее можно найти на сайте.
Мне же интересно попытать счастья с моделированием другого задающего
генератора, и немного поговорить об использовании передатчика для целей не
обозначенных в статье.
Для работы охранных устройств с оповещением по радиоканалу Государственным
комитетом по радиочастотам выделена фиксированная частота 26,945 МГц. А чтобы
обеспечить для передатчика ее высокую стабильность в широком температурном
диапазоне(-40...+60°С), необходимо использовать кварцевую стабилизацию
частоты.
Передатчик собран по классической схеме. Высокочастотный сигнал с
автогенератора на транзисторе VT1 через промежуточный усилитель на VT2 подается на
оконечный усилитель VT4. У промежуточного усилителя коллекторный контур
настраивается с помощью сердечника катушки L2 на первую гармонику задающего
генератора . Катушка L2 имеет неполное включение, что увеличивает добротность
контура. Усилитель на VT2 позволяет уменьшить влияние изменения режима
оконечного каскада на работу задающего автогенератора, а также обеспечивает
достаточный уровень сигнала для работы усилителя мощности.
В первую очередь для моделирования (возможно безуспешного) работы задающего
генератора следует определить индуктивность катушки L1. Расчетное значение
оказалось равным 0.6 мкГн, что заставило меня подозревать о наличии ошибки в
моих вычислениях. Можно проверить, однако.
1
CI
0_1мк
i—ijt-
JZG1
HEH-
VT1
КГЭ15Г,
C2
Xv,':
модуляция
L.
http://cxem.net
Рис. 3.1. Схема передатчика на 27 МГц
Файл Прайма Расколегемис 3ciau-a Прэси Имс-румсть Модомрооачсс Еи& Сгэаша
opovesssh | opcveadp |
дна! рамг'я!
Aetasroscac "Тзгярная
■ ;Х-
: 1>:
"во 1 -v-ная Диагоамма
Смита
J .иаграг/ма '..г/шияннй*
i зсусдммэс 1 ia
L.K'L'u.ai iiiiif рга-ч-рчач
Смита погяр-t деартзео ая
ая
Круговая ЕэсмсннАя
диаграмма диаграмма
Таблица
/1СТ/1МССТ
г^1—1 I ■
-1 у ~ С-ЗГ-, :ii
CJt
1еС
моделирование
на переменном токе
Type - lin
C-art--
о-ор= 1LU MHz
не- лред/пре прении 11: I
Рис. 3.2. Проверка колебательного контура
Амплитудно-частотная характеристика контура похожа на требуемую, резонанс
приходится на частоту 27 МГц, видимо, Зря я засомневался в расчетах.
Предыдущая попытка моделирования задающего генератора на кварцевом
резонаторе не увенчалась успехом. Когда-то, работая с процессорным устройством,
когда под рукой не оказалось подходящего кварца для тактового генератора, я
использовал LC контур. Позже, после замены контура на кварцевый резонатор я не
мог избавиться от впечатления, что LC контуром устройство работало лучше. Но
это впечатления.
Со студенческих времен я помню, что для стабилизации частоты используются
кварцевые резонаторы. Однако в перестроечные годы, мучимый бездельем и
молодостью, а это было время, о котором я всегда говорил, что рабочие места еще
сохранились, а работы не стало, так вот, в те времена я решил проверить
работу нескольких «кварцованных» генераторов. Термокамеры для испытаний при
разных температурах не было, а изменение питающего напряжения не оставляло
частоту неизменной. Это не были эксперименты в чистом виде, скорее пробы, и,
возможно, не без ошибок. Вместе с тем, если не требуется высокая стабильность
частоты при разных температурах, то и LC контур вполне справится с работой. Я
имею в виду, что применение радиоканала в домашних условиях, а именно для
этих целей мне и хотелось бы рассмотреть работу схемы, происходит при
небольших перепадах температур.
Как может выглядеть схема задающего генератора?
Файл Правка Расположение Остав-.а
, 4
Де» aoTosc-ас Пэгчрнаа
■ -т-
: I*:
_абл,1'-нач Дгаго&мма
:>-и-та
iVtY;
Елаграг.'ма О/ешанная
Счгта гэлярная-Сьм
гзсясдмкткт та
I' I
сг/еианная рехт-'ерная
>.1лта-пэ-прн ле- артзр-ian
а.'.
Крг,~овап БэеменнАп
д|'аграмг.'а дгаграмг/а
1 папмк
ЛСЫГ'ЮС"!'
Проект llf-c-руче-гь Модегиробачйе Слд Сгзаэка
opoves! sch I opsvHsi.iJp |
± o- 2. v .W
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
1:
J
:-r;, p.
TP'
Type- n
Stat- l
Stoa-: us
0Ж
C-bbi.HJ pF
>U.' uF
■■le-7 i г
111 I'll 1\tXi\H,
J U U _ L. U J Ll U J Ll и U j lj
1
lE-h 1.."a-f, 1 .•■»£-
i ГПУ
f 1рч.'дуприждем11я и последним мощ'лнроиJiiiui! Нажми11' i-5 |J : 3
Рис. 3.3. Задающий генератор без кварцевого резонатора
Но обычно задающие генераторы не такие. Со студенческих времен мне
запомнилось сочетание слов — «емкостная трехточка». И что же это такое?
Из статьи Андреевской Т.М., РЭ, МГИЭМ: «Обобщенную схему автогенератора
гармонических колебаний с использованием в качестве активного элемента
биполярного транзистора можно представить в виде:»
Zk6
Im, к, 1
Urn, кэ
Т1
Urn, бэ
Z63
V
Рис. 3.4. Обобщенная схема (из статьи Андреевской)
Если выделенные заливкой элементы ZK3 и гбэ — емкости, a Zk6 —
индуктивность (все эти величины комплексные), то схема называется емкостной трехточ-
кой, если наоборот, то индуктивной; и в первом приближении элементы
принимаются чисто реактивными: Zc = - jXc, ZL = jXL. Здесь Xc = l/2nfC, a XL = 2nfL.
При определенных условиях, баланса амплитуд и фаз на частоте генерации, в
схеме возникают колебания.
Не буду пересказывать статью, выкладки лучше посмотреть в оригинале,
перескажу только, что колебательный контур будет образован всеми элементами
схемы. И не буду «умничать», а просто перерисую эту обобщенную схему в
конкретном виде.
Если вы готовы мне поверить, то я сам удивлен, что против обыкновения
моделирование генерации прошло успешно.
Не всегда получалось у меня и с моделированием амплитудной модуляции
сигнала. Повторив ту часть схемы, которая отвечает за модуляцию, я использую в
качестве модулирующего сигнала прямоугольные однополярные импульсы,
длительность который выберу такой, чтобы не затягивать время моделирования. А выбор
прямоугольных импульсов, скажем так, навеян предыдущей схемой. Или, например,
такими соображениями: предлагаемая схема предназначена к использованию в
качестве модуля охранного устройства. В этом случае в качестве сигнала может
выступать некоторый код, который будет впоследствии расшифровываться приемным
модулем. Это позволит избежать ошибок срабатывания в условиях работы
многочисленных радиопередатчиков — это и телефонные аппараты, и пульты управления
игрушками, и многочисленные служебные радиостанции. Не думаю, что вам
хотелось бы, оснастив свой автомобиль или гараж охранным устройством, без конца
бегать на улицу ночью. Если система будет срабатывать только при получении
специального кода, вам реже придется просыпаться от сигнала тревоги.
На рисунке ниже источник модулирующего сигнала имеет период 4 мкс и
начальную Задержку (Td) 2 мкс. Выбор этих времен повлиял на выбор конденсаторов СЮ
и СИ, которые очень отличаются от оригинальных. Но выбор значений этих
конденсаторов диктуется параметрами модулирующего сигнала.
Файл Прав» а Расположение Зстав-а QpoetT йнс-руче-сь Ыодегировачие Е-'Д £гэаэ»а
apove^sch | op3vC.-6.jp |
деаграмг/ы
J ;=( азтпчг:- a*. mi ирная
' ао-ы-нап Дгагзамма
"Mi' I а
J_.iai par'ма '-г/сшш и ■ иу-
:>.п'та гзлярна.с-й.м
госзсдиг-эст та
(>.'еи_аннас реберная
?.м-тта-пз_чр-1 де- артзво ач
а^
г ру-овав БэеменнАя
дi■■ аграмг/ а д i' а гр ам г / а
I ар mi' (н
.1С I .11' ЧСС I'
моделирование
на постоянном токе
L I
L - Г Л i_.'
'Сзрг
-1-
lojt
::- ion рг
моделирование
переходного процесса
тг-
Туре- п
Sta-t-f
ме-г ;е-г :.ле-Е
tin s
не чрслупрс t.£смин (У: J
Рис. 3.5. Конкретизация емкостной трехточки
Хотя частота генератора 27 МГц я не уверен, что увидел бы сигнал на своем
осциллографе, много раз выручавшем меня, поскольку полоса пропускания у него
12 МГц. А наблюдая сигнал, например, становится понятно, зачем в приемной
части устройства может быть компаратор. Цепь R8C11 — типичный пример Заряда-
разряда конденсатора — будет искажать фронты импульсов, а компаратор
превратит полученные импульсы в прямоугольные.
Сейчас очень часто в разного рода устройствах применяют микроконтроллеры.
Многие из моделей имеют встроенный USART — устройство для работы с сетью. А
сеть, естественно, можно организовать проводную, но можно использовать и
радиоканал. Если в «макетных» экспериментах проводное соединение достаточно
удобно, то для проверки работы схем в условиях, приближенных к реальным,
«разбрасывание» проводов по дому не всегда находит понимание у домашних. В
этом случае можно подумать о беспроводном канале связи.
Статья, схему передатчика которой я использовал, очень подробно описывает и
работу, и наладку, и элементную базу. Даже если вы не собираетесь повторять
схему, будет полезно ее прочитать.
Файл Прав! а Расположение Нстав-а
Де» аотозс-ая Погярная
■ -т-
■ I»:
"вол-v-ная Диагоамма
Смита
и rj
i ■
Диаграмма Смешанная
Смита гз.пярная-Сг.'п
госзсдимзст та
и i
l.k'l'liai ihhj- рзхп-рнан
_мита пэтчр'1 дс> артзсо ая
ая
г-руовая ЕосмснтАя
дп аг р ам г/ а ди аграмм а
Таолида
истии-1сс_и
MpaeiT Инструмент» Модеглрпванне Ни,г. Сгэаа» а
± о- fj Z X) 'К*
opoves? 5ch opove3',dp |
моделирование
на постоянном токе
с-г.1 1.1-
Ir—II—
-4 г-Ц 4-1 чБ Т С 5 Тй
^-llif С-П1 ^ С-SO рГ( L-L.tjl.1
Т X ,Т 1
Р-11
L-D6 иН
■ 1 J0 эР
|ai„t_g
C'C'J-'L
Г1
1>
-L1I рГ
Г7
Г-:jh
>17Г :jP
■ п
'..-■I |р-
:с t
■ 100 pF
R='LJ Слгг
X
nF
г-ЦР'.
р,=-I
моделирование
переходного процесса
Typc-lir
C-art-o
С'ор- 10 .15
D
le-b Le-b
т—и-
ШредугфЕЖленил н поспеднем моде пиропании! мажмитр F:>|l : i
Рис. 3.6. Модуляция несущей прямоугольными импульсами
Начинающим — введение
Все, что написано выше, и все, что будет написано дальше, предназначено для
любителей и, в основном, для начинающих. Поэтому сайты, любительские форумы,
привлекают мое внимание именно разделами для начинающих. Мне очень хочется
понять, что интересно начинающим, что им непонятно, что хотели бы создать те,
кто знает об электронике «понаслышке». Многие радиолюбительские сайты
помогают начинающим овладеть и приемами работы с электронными устройствами, и
рассказывают о том, как они устроены, и предлагают схемы, которые легко и быстро
можно собрать, чтобы почувствовать себя гораздо увереннее. На форумах всегда
есть опытные специалисты, готовые помочь начинающим с возникающими
проблемами. У одних специалистов терпение не беспредельно, у других его хватает на
бесконечные повторения в разных вариантах ответов на одни и те же вопросы. И
это хорошо — если у начинающих хватает терпения задавать одни и те же
вопросы, то должно же у кого-то хватать терпения на них отвечать.
Я не отношу себя к терпеливым учителям. Я не способен ответить на любой
вопрос. И не способен повторить ответ, если однажды уже отвечал на подобный
вопрос. Видимо по этой причине я всегда настоятельно рекомендую начинающим
кроме макетной платы, паяльника и приборов использовать программы САПР (EDA) .
Сегодня у многих есть компьютер. Сегодня есть много доступных программ. А
компьютер (и программа) никак не сравнится ни с одним человеком по терпимости
к любым вопросам и способности бесконечно повторять одно и то же. И как мне
кажется, компьютер может формировать у начинающего одно из главных умений —
умение задавать вопросы. Любой хорошо заданный вопрос содержит в себе
«зародыш» ответа. Чтобы разглядеть его, нужно присмотреться, а что как ни
программа позволяет безнаказанно экспериментировать с любыми своими предположениями?
В качестве иллюстрации я хочу выбрать одну статью из раздела «Начинающим» и
показать, как эта статья выглядит за компьютером. Я не знаю, насколько удачно
у меня это получится, но попробовать стоит.
Любой символ информации в цифровых устройствах кодируют в двоичном коде,
поэтому сигналы могут принимать только два значения: высокий или низкий
уровень напряжения, наличие или отсутствие импульса напряжения и т.д.
Обязательным условием при этом является возможность уверенного распознавания
элементами цифровых схем двух значений сигналов, соответствующих символам 0 и 1, в
условиях изменения температуры окружающей среды, напряжения источника
питания , воздействия других дестабилизирующих факторов...
Исходная статья взята с сайта «Паяльник» www.cxem.net, а написана одним из
модераторов форума — GIG.
И на сайте «Паяльник», и на сайте «Радиотехник» есть целый цикл статей,
написанных этим автором для начинающих. Советую почитать.
А поскольку в статьях достаточно подробно рассказывается о цифровых
устройствах, нет нужды повторяться. Вместе с тем, если представить, что перед нами
стоит задача из «подручных средств» собрать нечто, что пригодно для работы с
цифровыми устройствами, а такое иной раз случается, то задача может оказаться
интереснее, чем можно предположить. А именно такой процесс происходит в
голове у начинающего, если он больше склонен проверять, чем доверять. Если он не
принимает на веру все, что читает, а такое тоже бывает, у него появляется
много вопросов, связанных скорее не существом цифровых устройств, а с
существом его личного восприятия прочитанного или увиденного.
1
Ъ 0.5--
о
О- ' 1 I ' I 1 I 1 I
1 1 1 1
О 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01
time
Рис. 4.1. Вид сигнала на выходе тактового генератора
Те, кому уже приходилось наблюдать работу цифровых или процессорных
устройств, знают, как выглядят сигналы, если подключиться, например, к тактовому
генератору.
Но так ли этот сигнал выглядит в действительности, если его создавать вне
схемотехники цифровых устройств? Или он выглядит так?
О 1е-3 0,002 0.003 0.004 0.005 0.006 0,007 0.008 0.009 0.01
time
Рис. 4.2. Вид прямоугольных импульсов с затянутыми фронтами
В принципе, любой сигнал в цифровой технике будет иметь такой вид при
определенных условиях. И именно по этой причине в статье, с которой был начат
этот раздел, говорится об уверенном распознавании двух уровней напряжения.
В одной из предыдущих своих историй, рассказывая о сигналах, я посетовал
(или собирался это сделать), что в программе Qucs нет источника треугольных
импульсов. Я настолько привык к тому, что прямоугольные импульсы — это
прямоугольные импульсы, настолько редко задумываюсь, да и то, если речь идет о
достоверности считывания цифровой информации, о «составной» природе этих
импульсов , что даже не попытался получить нечто в этом роде.
---'-ur^4-v-^i;-rl.
Ф«ил "Jpes-a "atncrojewe £гтав-а Оэое»т Лмстзумен-ы Уодеглробачие С"Д Слрав-а
,Пбг ap~rjrc~.r й'т Псппрнап
Ш Ф
Сг.'лта
Л и агр а мм а С. * ie i j ai— an
' f-iira чглярчап-О-'и
i ip с;и '.i, jh mu'.. i a
'-г'.'пипч! ан оеммгрнан
..г'лта-чппрзч де! др-rjrct а-т
диаграмма д.1аграг-"-.'а
afiii'i.a
.■к. i им j u i и
y'ocg_dg:sc- ..yt;ea_diQ: dpi |
моделирование
на постоянном токе
моделирование
переходного процесса
R1
4-11.1 r-s
I F-• liuf
>эе-1ч
'mrnt- '
Stop- i -л
не i ipsi,yiips »л1еч/.1 n
Рис. 4.3. Прямоугольные импульсы с очень затянутыми фронтами
И в цифровой технике, и особенно в процессорной, о существовании фронтов
обязательно нужно помнить. Предположим, что мы придумали цифровой элемент,
который называется инвертором. Схема такого элемента очень проста. Мы можем
его использовать, скажем, в тех случаях, когда все вентили цифровых микросхем
уже использованы, а нам очень нужно инвертировать сигнал.
На практике в подобных случаях поступают, что называется «по месту», иногда
добавляют еще одну микросхему, неиспользуемые вентили которой, например,
«заземляют» по входу, а иногда действительно добавляют транзистор для инверсии
сигнала. В каждом случае есть свои «за» и «против», которые принимаются во
внимание при выборе решения.
Предположим, однако, что мы только начинаем работу с цифровой техникой, но
немного знакомы и с транзисторами, и с усилителями, и что на нашем складе нет
ничего подходящего. Поставки новых комплектующих начнутся после получки, а ее
еще ждать и ждать.
Зная, что транзистор, включенный с общим эмиттером, инвертирует входной
сигнал, мы легко рисуем схему цифрового инвертора. Подключив его к тактовому
генератору мы можем даже убедиться в том, что полученное решение это
инвертор, сигналы на входе и выходе находятся в противофазе, а сигнал на выходе
прямоугольный, в чем нет никаких сомнений.
Файл Прав! а Распопе * ение Зстав-'в
диаграммы
■ U-'.I'G.'i.Jj'. .■ il-J.:l:U..i;U;Ly[j',
QpceiT Инструмент! Мог.еглрованнг F,i,r. Сгэая» а
- _ ъ : (7 С ft Vi1 /
ceg_d grj sch | 3eg_digb dpi |
Де» aoTosc.ap Погярная
"аб.мман Диш э&мма
Смита
! ,м\\ раг/мп i-.t/cuini inn?-
Смита гзлярн«№-С|»м
госзсдиг.'ост та
и
сГ>;
I ,
и>'еи.анная рел-'ерчая
Смлта-пз_ярн де- артзвгь ая
ая
Fpy-овая СоеменчАя
д i- а гр ам г/ а л и а гр а м г-' а
Таблица
.-ICT-IHHCCT
моделирование
на постоянном токе
ПТп
- ш
h и
ruj J-1
(-- I rrr:-
\c.it
моделирование
переходного процесса
/зс-iir
:ai> J
•.эр- lu Ш-
I (
П. "II"4 П. "И"
I (
" 1 "1.1" 11:1 Г 11
—I 1 1 1 1 1 1 1 1—
U Те-a МИЛ L LI 111 l_ UU4 UJLb LI J L о ил' иль IJ Л1 1L1
П«1>
предупреждения и поотедмем модепи^иг-^иии1 н^мите Г 5 [l : 3
Рис. 4.4. Цифровой инвертор на одном транзисторе
Сомнения должны появиться, если транзистор подключить к источнику
треугольных импульсов.
1е-4 2е-4 Зе-4 4е-4 5е-4 6е-4 7е-4 8е-4 9е-4 1е-3
time
1е-4 2е-4 Зе-4 4е-4 5е-4 6е-4 7е-4 8е-4 Эе-4 1е-3
time
Рис. 4.5. Сигнал при треугольных входных импульсах
Файл Праь»а Расположение 3ctau-a Проси Ино-румсч-ь Моде;-ироьа'Н'е Еид Сгэаьпл
aeg_d gr sen [ oeg_digb dpi |
_ дйаграмг/ы
Де» аотовс-.ас Полярная
'аО'л^чан Д|'ш эимма
Смета
Си г г р аг.'м а С v е ш ан г ая
Счета голярнас-Сг,м
гэезедиг.'зет та
'0
Ct/еианнар рехь'ерчая
Г.млта-пс-яря де- артзвот ая
ас
\ ру-овая СэеченчАя
д|-8грамг-.'в л и а гр а м г.' а
Таппеда
лстчисст
моделирование
на постоянном токе
R1
Tl I-L 1 ms
TL = U ' П5
Тг- _|.Ь и?
H-n.F
■х
Hp
R- • С-
Л КГ-
R-3t
Г-ZJI
[n.jt
CltwCPXA
моделирование
переходного процесса
1 - с
l урс- in
s-ait-u
С'ср- ' [-
Г4 гЦГ5 Л,
Г-1 :с
G -
-4 1 1 (-
Т Г с Я -с 4 hi: Я н: 4 1с Я
"е-4 Le-4 le-4 le-3
П<1>
'Предупреждения и последнем модепироьлним' («лжмиге г5 J3 3
Рис. 4.6. Использование триггера Шмидта для формирования импульсов
В транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ), если напряжение ниже 0.5 В, то
это логический ноль, а если напряжение выше 2.4В, то логическая единица.
Любое напряжение между этими значениями не существует. Но не в природе. Чтобы
приблизиться к природе, попробуем добавить еще один транзистор (рис. 4.6).
Даже столь простая цифровая микросхема, как инвертор, внутри устроена
сложнее. Входное напряжение между 0.5 В и 2.4 В считается неопределенным, при
разработке цифровых микросхем стараются уменьшить эту неопределенность за
счет большой скорости установления логических уровней. Но, как бы ни была она
велика, она остается конечной. Мало того, входной сигнал появляется на выходе
с некоторым запозданием, длительность которого называется временем
распространения сигнала. Без учета этих особенностей работы цифровых микросхем в
сложных схемах могут появляться ошибки, проявляющиеся достаточно прихотливо.
Программа Qucs позволяет изменить время задержки распространения сигнала,
чтобы, зная это время для конкретного типа цифровой микросхемы, можно было
проверить работу устройства с учетом этого времени.
Без учета времени задержки, например, можно ошибиться в записи данных,
поскольку сигнал записи может появиться до того, как на входе данных будут
установлены «правильные» данные (правильный логический уровень). Посмотрим, как
выглядят сигналы на входе и выходе инвертора вначале без учета задержки:
Quc« 0.0.13 - Проект: beg_dig
Файл Правка Расположение Вставка Проект Инструменты Моделирование Вид Справка
о
* МО
2 диаграммы
8.
Декарговска Полярная
я
q- Табличная Диагоамма
^ Смита
2 Диаграмма Смешанная
« Смита полярная См
g (проводимое и~а
Смсианная Трехмерная
Имита-поляр ддкартовска
ная я
Круговая ВременнАя
диаграмма диаграмма
Таблица
истинности
•i г. :;*) ft ) i i / ::;:.| ± о- *.
ml in
v V
beg dig6sch beg dig6.dpl
моделирование
на постоянном токе
DC1
моделирование
переходного процесса
0 5 +
05 +
0
S1
Nurr=1
1 к-
out
TR1
Type 11п
Start=0
Stop=2 irs
V1
2e-4 4e-4 6e-4 8e-4 1e-3 0.00120.00140 oil160.obl80.do2
lirno
-t-
-t-
-+-
0 2e-4 4e-4 6e-4 3e-4 1e-3 0 00120,001
«00 1 60,0018 0 002
4 »
нет предупреждении 0 : 0
Рис. 4.7. Прохождение сигнала через инвертор без учета задержки
Сигнал на верхней диаграмме — это сигнал от генератора на входе инвертора.
Нижняя диаграмма показывает сигнал на выходе микросхемы. А вот как будут
выглядеть эти сигналы, если время задержки установить равным 0.1 мс.
1 - I
> 0.5^
0 1
0 2е-4 4е-4 бе-4 8е-4 1е-3 0 0012 0 0014 0 0016 0 0018 0 002
time
1 1
• 0.5-
0- '
6 2е-4 4е-4 6е-4 8е-4 1 е-Э 0 0012 0 0014 0 0016 0.0018 0 002
Рис. 4.8. Прохождение сигнала с учетом задержки
На диаграмме видно, что если сигнал переписи данных будет совпадать по
времени с сигналом на входе инвертора, а зафиксировать мы хотим сигнал на выходе
(принимающий уровень логического нуля), то ошибка неизбежна.
С помощью программ САПР можно изучать работу и простых цифровых устройств,
и достаточно сложных схем, и, что мне кажется важным, можно попытаться
понять , в чем ошибка, если собранное устройство не работает. В программе можно
быстрее менять параметры схемы, чем на макетной плате, можно быстрее
модифицировать схему, чем это получается с паяльником, и, возможно, быстрее задать
вопрос, который уже содержит в себе ответ.
Аудиоэлектроника — тонкомпенсированный регулятор громкости
www.radio-portal.ru
Часто для построения тонкомпенсированного регулятора громкости использовали
специальные потенциометры с несколькими отводами. Не знаю, можно ли сегодня
найти такие переменные сопротивления, сегодня есть другие решения, поэтому
попробую выбрать схему, использующую обычные потенциометры без отводов...
Увы, на сайте есть название, есть описание схемы, но нет самой схемы.
Попробуем найти где-нибудь еще... и я нашел подходящую на www.radio-portal.ru.
Сам по себе вопрос о тонкомпенсации регулятора громкости очень интересен.
Из-за отсутствия компенсации большинство любителей музыки включают свои
устройства почти на максимальную громкость, добиваясь «верного» звучания любимых
музыкальных произведений. При этом они забывают, что от громкого Звука они
сами быстро устают, и тогда любое музыкальное произведение будет звучать от-
нюдь не так, как следует. Но это слишком длинный разговор о верности
звучания, затрагивающий весь круг вопросов аудиоэлектроники. Вернемся к конкретной
схеме.
Несколько слов о том, зачем она нужна. Дело в том, что при разных уровнях
громкости человеческое ухо по-разному слышит низкие, средние и высокие
частоты. Чтобы скомпенсировать эту особенность нашего восприятия к обычному
регулятору громкости «пристраивают» что-то, что с уменьшением громкости
увеличивает разрыв между громкостью низких, высоких и средних частот в пользу
пограничных частот.
Начинающий любитель, которого заинтересует этот вопрос, в начале пути
столкнется с выбором схемы из множества предлагаемых. Чаще всего на
радиолюбительских сайтах, стараниями их администраторов, схемы сопровождаются
описанием. Но не всегда удается соблюсти в точности все предложения автора схемы,
и в итоге схема может работать далеко не так, как она задумана ее
разработчиком. Для проверки ее работы приходится вкладывать много труда, не столько,
может быть, при сборке, сколько при проверке, я говорю о схеме тонкомпенсиро-
ванного регулятора — для проверки нужно составить таблицы напряжения
входного и выходного сигналов на нескольких частотах звукового диапазона и при
разных положениях потенциометра.
Чтобы проверить работу нескольких таких схем, надо действительно любить то,
чем занимаешься. И мне кажется, что использование компьютера при выборе
схемы, может уменьшить количество неудач.
Ниже для всех схем резисторы R1 и R2 — это регулятор громкости. Прежде, чем
переходить к количественной оценке схемы, мы проверим качественно ее работу.
Первая схема построена на двух резонансных контурах. На первый взгляд все
верно. В описании сказано, что последовательные резонансные контуры C1L1 и
C2L2 формируют необходимые характеристики, при этом резонансные частоты
соответственно 30 Гц и 18 кГц. Для моделирования необходимо значение
индуктивности для катушек L1 и L2, которые в описании не приведены. Можно поступить
двояко: рассчитать значение индуктивности по резонансной частоте или
рассчитать значение индуктивности по моточным данным, которые в описании приведены.
Можно попробовать оба варианта.
Для резонансной частоты 30 Гц и конденсатора 1 мкФ L1 = 28 Гн. Это меня
несколько обескуражило, признаться, либо я ошибся в расчетах, либо какая-то
ошибка в схеме. Для начала нарисуем схему и проверим расчет (рис. 5.1).
Для проверки расчета я хочу использовать программу Qucs, но прежде
попробуем рассчитать индуктивность по намоточным данным. На ферритовом кольце 2000НМ
17,5x8x5 проводом ПЭЛ 0.08 наматывается 2000 витков. Формула для расчета
индуктивности L = (ufl*Sc*co2) . (7. 8*104*1ср) , здесь сечение и длина в сантиметрах
(сечение в квадратных, естественно), а со — количество витков. Индуктивность
при этом получается равной 6 Гн. Порядок величины похож. Хотя мне казалось,
что получить такую большую индуктивность достаточно трудно. Сказывается малый
опыт работы с индуктивностями.
Первую схему проверки для расчета по резонансной частоте можно использовать
и для выяснения частоты резонанса при условии, что индуктивность меньше
расчетной в 4 раза (если она действительно после намотки окажется меньше).
Файл Прав» а Разпппс t ение Нстав-а (JpoetT Иип~ручен~ь Модег^ровачсе Нлг. Сгзаж а
4
Де» аэтозс-ас Пэгчрная
■ -т-
■ I»:
"вол-v-ная Дсагоамма
Смета
-1-'' п
Диаграмма Смешанная
Смета гзлярнас-Сг.'л
гэсзсдигэст та
l.r/L'iiai ни»- рм-'срчан
-Мита пэ.-qp'i дс> артзсо ач
ас
г-р>-ован ЕосменчАч
де аг р ач г/ а де аграмrv а
Таоледа
чстчечссге
"or_recpsc4 ton_'egt.dpl |
■с
d
r-
F=TI
d
моделирование
на переменном токе
Туре- л
Stat- ПО -z
3tcn=" L t Hz
Poin-3- 1 JLU
F/.
R-47.
ТИП
не* чрел/пре t дений 11 : I
Рис. 5.1. Схема тонкомпенсированного регулятора громкости
Расчет индуктивности по резонансной частоте подтверждается, а изменение
частоты резонанса при использовании индуктивности 6 Гн (65 Гц) можно
компенсировать увеличением емкости конденсатора до 4.7 мкФ, или оставить
резонансную частоту в районе 60 Гц.
Я пока отложу решение этого вопроса на некоторое время и займусь вторым
резонансным контуром L2C2. Если мой расчет по намоточным данным не слишком
плох, то изменение количества витков в 10 раз в сторону уменьшения должно в
100 раз уменьшить индуктивность катушки. Таким образом, индуктивность L2 =
0.06 Гн или 60 мГн.
Проверяя правильность числа витков второй катушки я обращаюсь к описанию
схемы, убеждаюсь, что вторая катушка имеет 200 витков провода ПЭЛ-0.27, и...
никогда не надо спешить, а описание следует читать внимательно... выяснив
вопрос с количеством витков второй катушки, я вижу следующий текст:
«Конденсатор С1 - неполярный типа К50-6. Его можно заменить двумя полярными
конденсаторами емкостью 20 мкФ, соединив их встречно-последовательно».
На схеме конденсатор С1 имеет емкость 1 мкФ, а два последовательно
соединенных конденсатора по 20 мкФ дадут результирующую емкость 10 мкФ! Хотя
резонансная частота не становится при индуктивности 6 Гн равной 30 Гц, но она
становится равной 20 Гц! А это заставляет меня поверить, что индуктивность
катушки по моточным данным я рассчитал достаточно «близко к тексту». Осталось
выяснить, что получится со вторым контуром.
Ul■ui-- ; .Ц-ы-i.j.
Фалг Прав- а ааспогз«.еш'в Hc-am-.a Грое-т Инструменты Мсделирзванле Ннд Справ» а
tcn_reg'b гст | tcn^reg'b dpi |
;,ла! раг/мы
Де-артовг.1 ая Пспярная
Табличная Диаграмма
Сг/.га
Див'эамма Смеим—«я
С г/ и та п от я р н ая- С м и
(лроеодпчост та
Смсит-гая Тэс/.Mcpi <ан
>.11'та псляри лесар^свс» ая
ая
\ ругос-ая ВремС'И'Ач
ли агр ам м а л л а г р аг, ■ м а
Таз г -та
истинности
I -~Г| TlH
Г>1
R=-L J
г" I
leo e4
acfrec je лсу
моделирование
на переменном токе
Туре-In
start- i jl I fc
Stop= l UU «-fc
Pcnr--i-ii i
нет npe/-,yipg «денлн I 11
Рис. 5.3. Второй контур L2C2 схемы регулятора
Явно не 18 кГц. Но уменьшив конденсатор до значения 1500 пФ можно получить
близкое значение (например, подбирая это значение в Qucs). Осталось
посмотреть, как полученные результаты повлияют на общую картину тонкомпенсации.
Зе4
acfrequency
Рис. 5.4. Частотная характеристика регулятора при среднем
положении движка
Не скажу, что это точное воспроизведение кривых равной громкости, но
регулятор вполне обеспечивает тонкомпенсацию, этого может хватить для проведения
экспериментов, может быть, кого-то устроит и как окончательный вариант, есть
некоторая вероятность, что при реальной проверке он будет выглядеть еще
лучше, и, наконец, если этой тонкомпенсации окажется недостаточно, можно перейти
к более сложным решениям. В любом случае предварительное исследование схемы
послужит к более точному пониманию вопроса. Что и требовалось доказать?
Иногда в подобной работе возникаю сомнения в самой программе. Достаточно ли
корректно она описывает результат проверки. Я и сам чуть выше написал: «...
есть некоторая вероятность, что при реальной проверке он будет выглядеть еще
лучше...». Самый лучший способ разрешить такие сомнения — собрать устройство
на макетной плате и проверить его работу с приборами. Но есть и другой
вариант, в данном случае не менее интересный, сравнить результаты, полученные в
разных программах.
53 -- -- .^lU.-^^:J,LU:L^J
Пе 'Лел CcSi "cos Сеядг G"3C*i 5ojce D«ua lermy "cmp-ste System 'Wo
Г2?Н fill 9Ъ Вш Ф ♦•33HQ .-, tfc,r 2 2*2 <Ц>« - 54 ft 2 fflQXC \ DC 31
Ct;:.i I » I !► I II I О l|v|«:»»»:i> 4rcln«*1 -ТпмП Win *-
Рис. 5.5. Тот же эксперимент в программе Proteus
С учетом того, что в данном случае результат в децибелах, пожалуй, похоже.
Есть еще программы, с помощью которых можно получить амплитудно-частотную
характеристику. Я редко обращаюсь к возможностям программы Multisim,
программа дорогая, не всем доступна, но сейчас, разыскав старую версию, которая
работает в Linux, хочу провести проверку в этой программе, благодаря которой
давным-давно я заинтересовался программами EDA.
Сегодняшняя версия Electronic Workbench, думаю, много богаче, чем одна из
первых, но и та могла дать ответы на очень многие вопросы, позволяла
проверить работу многих схем. Вот как она воспроизводит АЧХ тонкомпенсированного
регулятора.
-3.00
-7.50
-10.00-1
10.00
ton ге»
1.00k
360.00
-720.00-1
10.00
1.00k
Рис. 5.6. Амплитудно-частотная характеристика в EWB
Компьютерная электроника — сигнализатор неисправности кулера
А.Яновский
Источник (cxem.net)
Устройство предназначено для подачи звукового сигнала при остановке
вентилятора, охлаждающего центральный процессор ПК (т.е. кулера). Сигнализатор
включается в разрыв кабеля питания кулера, размеры печатной платы 40x32.5 мм
(умещается в спичечном коробке).
Работа устройства основана на особенности формы потребляемого кулером тока.
С резистора R1 снимается напряжение, пропорциональное току через кулер, с
амплитудой импульсов около 2В.
С4
2.2nF
100k
DDI .2
5
s
ISnF
R1
10 R2
27k
O—
i
I
DDI НК1ЛА7
BF1
Рис. 6.1. Схема устройства
I,А
0.2
0.1
Рис. 6.2. Вид сигнала, снимаемого с датчика R1
Фильтр C1R2 подавляет постоянную составляющую сигнала, чтобы в отсутствие
импульсов транзистор VT1 был полностью закрыт. Каждый импульс тока (один
оборот кулера) на короткое время открывает транзистор VT1, разряжая конденсатор
С2. После окончания импульса транзистор закрывается, конденсатор С2 начинает
постепенно заряжаться через R4, но при нормальной работе кулера к моменту
прихода следующего импульса он успевает зарядиться незначительно, на входе 9
DDI постоянно присутствует низкий уровень. При обрыве, заклинивании или
замыкании кулера импульсы тока прекращают поступать на вход сигнализатора,
транзистор VT1 постоянно закрыт, и конденсатор С2 заряжается (сопротивление
резистора R4 подбирается так, чтобы установившееся напряжение на С2 уверенно
распознавалось микросхемой как высокий уровень). Высокий уровень на входе 9 DDI
разрешает работу генератора, собранного на вентилях DDI.1-DDI.4 и
формирующего прерывистый звуковой сигнал. Частота Звука зависит от С4 и R6 (приведенные
на схеме номиналы соответствуют приблизительно 2 кГц), частота прерывания
Звука - с помощью СЗ и R5 (по схеме 9-10 Гц) . В качестве излучателя звука
можно использовать пьезоэлектрический капсюль (подобный используемым в
электронных будильниках и телефонных аппаратах).
Настройка сигнализатора выполняется в два этапа. Сначала подбором R1 и С1
необходимо добиться устойчивого открывания транзистора VT1 положительными им-
пульсами тока кулера. Затем подбором R4 и С2 устанавливается допустимый
интервал между испульсами, по истечении которого включается сигнализация.
Желательно контролировать форму напряжения на конденсаторе С2 с помощью
осциллографа .
Разберем работу устройства
Мне не приходилось наблюдать вид тока, проходящего через кулер. Здесь можно
положиться только на автора статьи. Если у кого-то остаются сомнения, то их
можно разрешить с помощью кулера, резистора и осциллографа. И добавлю, что у
меня нет сомнений и в работе самого устройства. Единственное мое желание —
лучше понять работу всех узлов схемы.
Для всех, и любителей и профессионалов, работа с любой схемой должна
приносить новые знания, обогащать личный опыт. Можно много читать, быть в курсе
последних решений в сфере своих интересов, и это обязательно нужно делать, но
очень важно применять полученные знания на практике.
Чем внимательнее вы рассматриваете работу устройства, тем больше замечаете
деталей, которые впоследствии могут оказаться решающими при принятии
окончательного решения, подходит вам схема или нет? Эти же детали помогут вам найти
причину неудачи при налаживании схемы, помогут определиться в выборе
компонент при их вынужденной замене.
Первое затруднение связано с получением нужной формы импульсов в программе.
То, что легко получить — это прямоугольные импульсы. Но они никак не
соответствуют тем, что на рисунке выше. Попробуем продифференцировать прямоугольные
импульсы, изменив скважность.
Quel 0.0.13 - Проект: cular
Файм Пиаи13 Расположение Вставка Поосжт Инструменты Модзпировамис Вис Справка
culer z.c'r cuter.dpi
диаграимь
Дс1 aptСВС&.-Л Пспчрм.туз Тябпи^мая
g- Диаграмм- Диаграмма
q
моделирование
на постоянном токе
С1
С=10(Н nF
моделирование
переходного процесса
..мита "~мита
(к 0 3 V
* полярная-Сми Смитд-пс~ярн
a«H артоескас диаграмма
ВэемениЛп Табгида
"И лграмм" ист и ммост и
ТЬЫ гпз
TI 10 in г.
R 13 0'irn
141
2Л Т/-о=!п
S-.n1 0
Stoo=2D rs
О-
0 Ohm
Ч 1 1 1 1 1 1 1 h
r nnn? ntTB noifi norid r rn n-n? ппм nnifi ntv« on?
пег прелу IIDOU дсмии 0 0
Рис. 6.3. Получение нужных импульсов в программе Qucs
Такие импульсы больше похожи на приведенные автором схемы. И следующим
шагом будет добавление к схеме транзистора с конденсатором на выходе. Поскольку
управляющим напряжением будет напряжение на конденсаторе, мы сможем
определить по виду этого напряжения дальнейшее поведение схемы.
Можно предварительно посмотреть, как поведет себя напряжение на
конденсаторе при отсутствии импульсов от датчика R1. Схема этой проверки получается
совсем простой — к резистору R4 (основная схема) подключаем конденсатор С2 и
все это присоединим к источнику ступенчатого напряжения (источник импульсного
напряжения с начальным нулевым и конечным 12 В напряжением).
10 ■
(
С "5
i
145
Рис. 6.4. Цепь R1C2 при отсутствии импульсов от датчика
Qucs 0.0.13 - Проект: culer
Файп Правка Расположение Bciaasa Паосит Инструменты Модспиоованис Вис Справка
г диаграммы
!> ft Vii с / - ± о- f;
— Ml
culcTl.sch culer 1 dpi
a.
С
Де*:артовс*:а Пппярндя Табличная
Диаграмма Диаграмма
моделирование
переходного процесса
моделирование
на постоянном токе
DC1
о Смита
О
'«ми t а
прсиосимсс i
ТРИ
Tyoe=lin
Star=С
Stop=20ms C1 C2 [outl FM
C = 1 uF C = 15 nF , R = b
—
r=i m
г т>м r- M R-10OhmMR=50 °hrrMR=2
I TL-5ms f | f
I Смешанная Смешанная
иолярная-Сми Смитл-попярн
т з as
о—-Г
Q2N2222A 1
СЗ
1 С =0 1 аР
мг
' U = 12 V
Трехмерная Круговая
Л etc лртое-ск ля диаграмма
ВрсменнАя Габпица
диаграмма истинности
I
I
t
t
t
0 002 0 034 С 006 0 008 0 01 0 012 0 014 0 016 0 018 0 02
tliT-h
Предупреждения в последнем моделировании! Нажиите Г5 О 0
Рис. 6.5. Напряжение на конденсаторе С2 (основная схема) при
наличии импульсов
Кривая показывает заряд конденсатора через резистор, через пол-секунды
напряжение почти достигает напряжения питания, а цифровой элемент, подключенный
к конденсатору, скорее всего, еще раньше почувствует наличие единицы на
входе . Но при наличии импульсов напряжение на конденсаторе поддерживается на
уровне логического нуля.
Остается проверить работу цифровой части устройства, если это кому-то
нужно. Впрочем, еще раз более внимательно посмотрев на оригинальную схему, я
могу сказать, что имеет место нечто похожее на «опечатку». Вывод 1 микросхемы
Dl.1 и точка соединения резистора R6 с конденсатором С4 как-то «подвисают» в
воздухе. То ли они соединяются с выходом предыдущего каскада, то ли соединены
только между собой...
По крайней мере, если вы решите сразу рисовать самостоятельно печатную
плату (хотя она есть в описании), то следует решить, как сделать это соединение.
Программа Qucs не желает легко решить вопрос с работой этих двух цифровых
генераторов, но есть возможность «собрать» схему в Proteus. В старой версии
EWB я даже не хочу пытаться это делать, насколько мне помнится, она тоже не
любила смешение логики и аналоговых процессов. Так что, в Proteus.
С ffi J Вш ♦ ♦33«tU ife-- 2 3 0** • т. ЛИЯ/. Ж 3
Стоа I » I !► I II 1 ■ I О ЪЧ..,.,,,. | Чсс1 :-.«•• 1 .37000 О6000 *
Рис. 6.6. Работа цифровой части схемы в Proteus
Вот, собственно, и все. Можно подобрать режим сигнала и тон, меняя значения
резисторов и конденсаторов, но...
Я не уверен, что все любители сочтут необходимым обзавестись таким устрой-
ством. А напрасно. То, что кулер процессора перестал работать может
обнаружиться на сразу, хорошо, если сам процессор при этом не пострадает, а понять,
что компьютер «виснет» из-за плохой работы кулера, можно только имея
печальный опыт. Порой, когда открываешь системный блок, пока его открываешь, кулер
умудряется «прийти в себя» (или понимает, что неправ) и начинает крутиться,
как ни в чем ни бывало. И тебе не остается ничего другого, как собрать
системный блок, решив, что неправ ты, приставая к компьютеру с какими-то
необоснованными подозрениями. И не остается ничего другого, как ждать следующей
серии странностей в работе компьютера. Словом, очень полезное устройство.
Микроконтроллеры — Адаптер двухканального светового шнура
Автор проекта: Коновалов В. A. (E-mail: odorant@mail.ru)
Источник (cxem.net)
Кнопкой ON-производится включение адаптера, а кнопкой OFF, соответственно,
выключение. Кнопку ON удерживать до зажигания индикатора POWER около трёх
секунд, в это время производится сброс для устойчивого запуска (заряжается
емкость 4.7х10в). Если перед включением питания нажать и удерживать кнопку S1,
то загорится индикатор МАХ. Свечение этого индикатора говорит о том, что
лампочки горят на 20% тусклее. Этот режим предназначен для увеличения срока
службы лампочек. Текущее состояние запоминается в энергонезависимой памяти и
сохраняется при последующих включениях. Для отключения этого режима следует
при включении питания повторно удерживать кнопку S1.
i |О01 х1 Ов
КД521Цюк
КД521г---Б^
0.1 хЮв"1" К Д 5211
4.7x1 Об'
S2j_/.
8мГц.
55
OFF^-/.
Выход транс-ра 9-11 в.250мА
1000.0х25в 200 0 м
S1 -скорость S2-nporpaMMbi
AUTO^J
470 Ом
г RESET
VCC
- PD0
РВ7
- PD1
>
РВ6
KYALZ
ч
РВ5
- KYAU
<£>
О
РВА
"г PD2/INT
СО
РВЗ
- PD3
ГО
РВ2
- РС4/Т0
О
PB1/AIN1
* PD5
PB0/AIN0
г GND
PD6
-дч 10к прецензи-
jiSiJонныи
COMPARE POWER
Рис. 7.1. Схема адаптера двухканального сетевого шнура
Свечение индикатора COMPARE говорит о том, что включен компаратор и при
превышении напряжения в сети 240 В произойдет принудительное отключение всего
адаптера. Для отключения компаратора необходимо удерживать кнопку S2 перед
включением питания. Состояние компаратора не запоминается, при каждом новом
включении компаратор будет включаться автоматическими для его отключения
придется повторять вышеописанные действия. Нажатием на кнопку S1 производится
изменение скорости выполнения текущего эффекта. Изменение скорости происходит
циклически, каждое новое нажатие приводит к уменьшению скорости, а при
достижении минимальной скорости снова включается самая высокая скорость. Текущее
состояние скорости регулируется и запоминается независимо для каждого
эффекта . При последующем включении адаптера восстанавливается последнее значение
скорости для каждого эффекта. Нажатием на кнопку S2 производится выбор
текущего эффекта. При каждом шестом нажатии будет загораться индикатор AUTO,
свечение этого индикатора говорит о том, что все эффекты выполняются в
автоматическом режиме друг за другом. При этом каждый эффект повторяется по 100 раз.
В программе на сегодня заложено пять эффектов. Каждый эффект тщательно
подобран и продуман. Во всех эффектах не происходит полное гашение лампочек,
благодаря чему отсутствует неприятное моргание. В каждом из пяти эффектов
реализована Функция перелива. Конечно, использование всего двух каналов не дает
возможности реализовать "бегущую волну", и тем не менее выглядит все очень
красиво.
Режимы работы, переключаемые кнопкой S2:
0 — автомат
1 — первый канал плавно гаснет, а второй плавно разгорается (и наоборот)
2 — перемигивание
3 — плавно разгорается и резко гаснут (по очереди)
4 — плавно гаснут и резко разгораются(по очереди)
5 — один канал горит постоянно, а второй резко разгорается и плавно гаснет.
Вы можете загрузить следующие файлы, относящиеся к проекту:
flash_light.hex — файл прошивки микроконтроллера
flash_light.obj — объектный файл программы
flash_light.asm — исходник управляющей программы
Загружаем файлы, и дальше...
Выбирая схему для этого рассказа, я столкнулся с некоторыми
неожиданностями. Одна из схем дополнена hex-файлом прошивки в виде картинки. Не столь
трудно создать из нее загрузочный файл, но я знаю себя, ошибок будет больше,
чем правильных данных. Другая схема снабжена бинарным файлом, с которым надо
разбираться и разбираться, но только тогда, когда это очень важно для тебя.
Большая часть схем подразумевает использование контроллеров AVR, и я подумал,
что несправедливо отношусь к программе Multisim (сегодня под эгидой National
Instruments), которая тоже поддерживает работу с микроконтроллерами. Однако
после загрузки пробной 10 версии я не нашел в списке поддерживаемых устройств
подходящих микроконтроллеров. Словом, не сложилось.
Но один из вопросов, заданных на форуме, заставил меня пересмотреть ряд
схем на сайте «Радиотехник», как возможных ответов на заданный вопрос, и в
итоге я остановил свой выбор для раздела «Микроконтроллеры» на схеме,
приведенной выше.
Для знакомства с ней можно сразу нарисовать ее в программе Proteus (пока
есть такая возможность, и программа поддерживает работу с контроллером
AT90S1200). А можно проверить ее работу «частями». Например, судя по
описанию, после нажатия на кнопку ON и прохождения импульса сброса должно
включиться реле Р1 и своими контактами Р1/1 заблокировать кнопку ON. Чтобы в этом
убедиться даже не нужно реле, достаточно проверить состояние вывода РВ5
микроконтроллера. Если вывод принимает состояние высокого логического уровня, то
этот этап работы со схемой можно будет завершить. После чего меня интересует
поведение вывода РВ4 при наличии сетевых (50 Гц) импульсов синхронизации,
сформированных соответствующими цепями, и нажатых в соответствии с описанием
кнопок устройства. Более глубокой проверки я пока не планирую.
Итак. Файлы прошивки и исходного кода загружены. Рисуем цепь сброса в
программе Proteus, предварительно выбрав микроконтроллер и с помощью диалога
свойств этой микросхемы добавив hex-файл из загруженного набора. Мне не
вполне ясно то, как организована цепь сброса. Насколько я понимаю, активный
сигнал для ввода RESET микросхемы — низкий логический уровень. Традиционно самым
простым образом этот процесс формируется RC цепью. Если микросхема требует
высокого качества импульса, определенной длительности или крутых фронтов,
добавляется цепь формирования, скажем, в виде одного или двух вентилей. В
данном случае использовано обратное включение диода. Может быть и так, хотя не
очень понятно зачем? Я не готов к ответу на этот вопрос, но готов
использовать вместо диода обычный резистор. Кроме того, я знаю, что многие программы
«плохо относятся» к RC цепи, подключенной к плюсу питания, отчего я заменю
эту часть схемы генератором ступенчатого напряжения (VPULSE программы), в
свойствах которого величину высокого уровня установлю 5 В, период 1000 секунд
и ширину импульса 100 секунд, что должно обработать интересующий меня
промежуток времени.
Ш I-H'.- ill-..ШИП .s.:L,:,ini-;
V*e« Kk' jjoe lje«gr Ciajoh Чал-сл D«:ug Uft-ay "«пр-^с System ^Hp
[ CiSt! » 3i S7) ♦ ♦•33StD Bay 7.7. nut * * • * A JO ' ?)[> n
!f. r I ► I !► I И I j~1 ! JVKjjii!: <4r toe smMun .-aw и OHUUU H
Рис. 7.2. Начало проверки работы схемы
Да, вход RESET имеет первоначально низкий логический уровень, а затем
принимает высокий, но ожидаемый мною высокий уровень на выводе РВ5 так и не
появляется. Или я что-то делаю не должным образом, или...
Есть путь, который мне представляется разумным - проверить работу
микроконтроллера, используя исходный файл. Две программы для работы с
микроконтроллером AVR установлены на моем компьютере, это VMLab и AVR Studio. Обе
предназначены для работы в среде Windows, но VMLab ничего не имеет против
использования в Linux.
Заменив файл шаблона на исходный текст программы, после первой попытки,
когда приходится явно указать файл поддержки нужного контроллера, я сталкиваюсь
с небольшой проблемой - трансляция не проходит с сообщением о повторном
объявлении одного из регистров гЗО.
В vmub
Me let leant Viev ^cect '.3~ccrerts К л ***...►£* cc«s L'eDjq Lt*wtf \»Vti:ir. Мер
£a ei i !&j > > •:<- ••• 0i! ! ! \ =i ?l 5-1"
FTJ Code Target file: them 0 hex
Prtjjeit Ftte
4» Г? ЧМЧо i Г rr ire, I IwfKi
F^rsr.:] H c-ect I рл
■ I. ;>fc..v.JATt.Cf■ j i'ilI-'
SK 'FT-
Ef
5Г
Sb
a-
li
■'J< FF_ Hrli i_>
g| CdiIt Maker
FVi-n; rr.-i-. I l;n; ii'-'ln ,+,-.-,
'T' ldJ-'Ip': ;.-'d4 .y-T', ►Ijr'" [:-''.^Ferri ' F.K D~~n ;r.-pc
T.i II. Vi--i_j I*-' tet.j; li It t.-l.jl.
Л .v,.>;r..V it I -+«-4-1-1 _ "i I - <n _r - .-,r Haifiil »T<r
[rpj■■:■i,--T-i.^a^ i.ij>'ii;n:.>i i-.:
* --Гггг^п.л-тГ!, j-ir- i-r--.-f ,11--,. i-гГггг T FFF Г»
'Г-'1 LlHfg Cf rp:4 ccfnp*t»J
jj? '131 Lrpt F'.'^p-J
Ri*t Ttmr>
A lorxH It Imd in hies
<
[ts H
> 1-1 I Ы
Рис. 7.3. Первая попытка трансляции исходного кода в программе VMLab
Копаться в своих программах и схемах я не люблю, а в чужих и подавно.
Возможно, что программа написана и отлажена в AVR Studio?
Мне приходилось сталкиваться с тем, что схожие по назначению среды
разработки, трансляторы или симуляторы, ведут себя не всегда одинаково. Иной раз
такое поведение может на некоторое время озадачить, порой вызывает
эмоциональный взрыв, когда хочется все бросить. В дни таких неудач все, кажется,
против тебя.
В этот раз я убеждаюсь, что для работы с AVR Studio требуется сменить
операционную систему. А это отодвигает работу на день, когда появится
возможность произвести проверку на другом компьютере. С другой стороны, если
успокоиться, то день не «сделает погоды»...
Меняем программу.
» AVR Stiidia - shwnO ran
• le Met* IXM UK 'Лел leeb r<*uj v,refe« -fcb
J jJi/ . 1 -A M. ♦ .
в ш ; a
f-TJIslt ▼
- • shemO
- _i"5..r...=fc,
_i Ir.:ucrc I l-s
_i -t-ca I i-
E) shemO .mil
1-е.- >.*Lfc.J
I/O
3l sbcmO.awn
L : ,,rnik_.a,rt:', liat-.r_j".' .jhfiu. з_п. I .1 i : Inc iuiinc: tile 1 L': '• f'l Э'ГС.эх file:' ' XV.-J TjoI s ', А-'ИАЗзеаЫ - t_ ' APpr.j te з 1
г. 'л--nfc v-r I-irir.r v,7,ihrriri. i -дг i: -j-,y:v.i-j: Р.-гп.— 'ч iT.r иктЧу .к Г - >-M У, у rhr ЛТГ |:го,—lvr
С- ,1vjLk_aTL,1li'jt.t._ii",:^btaO. £.-'.i : -*ai:i_i.jr r-'n.-i.-'.-t l JL- iltci't/ detl.i.ed i'y Uie , 11F J.:-i-'r.>
L: ,,i-Dck_.rrr:i1liar.t_?"' .shfiu. 3jti.i Mi : -mr: гг/ritfiv Ptrct, \u-.-xp-c--d ^L-I.TIIK, txptctir.3 ru H/NlTIuV ■:
re nil ly -э-1ed, l с i Lui i ■ J. ^ ili.ii ч;з
:iuc о -J
Рис. 7.4. Вторая попытка трансляции исходного кода в программе
AVR Studio
И здесь ошибки. Увы. Приходится с этим считаться. Не понравилась переменная
X, пришлось поменять на _Х. Не понравилось название меток Y и out, что
справедливо - слово out зарезервировано. После всех правок остались только
предупреждения о повторном определении регистров, они уже определены в файле
микроконтроллера 1200def.inc, но с этим я пока готов мириться, поскольку
трансляция проходит. А так как в программе есть отладчик, можно его
запустить .
Как и ожидалось, запущенная программа останавливается на проверке состояния
RESET, а затем переходит к проверке перехода фазы через ноль, и пока этого не
произойдет, программа не продвигается дальше.
Возвращаясь к программе VMLab, исправив все, что ей не нравилось для
успешной трансляции, я убеждаюсь, что после имитации сигнала RESET и синхронизации
с напряжением 50 Гц программа включает реле на выходе РВ5.
Теперь можно вернуться в Proteus. Я выяснил, какие сигналы мне нужны, в
какой последовательности программа их опрашивает, теперь появилась надежда, что
с этим этапом проверки покончено.
,:'.v:./.'-:i.-:i..l:,, ,i,n!:,etl.
Рис. 7.5. Завершение первого этапа проверки схемы
И это так. На выводе РВ5 микроконтроллера появляется сигнал логической
единицы, включающий реле Р1, которое своими контактами блокирует клавишу
включения и подает питающее напряжение на схему. Мало того, на выводе РВ4,
управляющем одной из нагрузок схемы, есть управляющие импульсы. На рисунке они
показаны во временном промежутке 460-480 мс, а ниже в том же промежутке времени
выпрямленное сетевое напряжение. Можно видеть, что моменты включения
приходятся на близкие к нулю значения сетевого напряжения, что соответствует
минимальной яркости ламп нагрузки. Так и должно быть.
Дальнейшее развитие событий зависит от вашей уверенности в собственных
силах. Я готов отправиться за покупкой всех необходимых деталей, уверенный, что
благодаря автору схемы я могу повторить ее и наладить, могу модифицировать,
приспособив к собственным нуждам, могу написать новую версию программы
микроконтроллера, все необходимое есть, если работа схемы должна очень сильно
отличаться от предложенной автором.
Если вы впервые приступаете к работе с микроконтроллерами, то можно
продолжить рассмотрение схемы, например, проверив, что изменится в работе схемы
спустя некоторое время. Для этого достаточно изменить временной промежуток
симуляции, скажем выбирая интервал от 10 с до 10,04 с.
p Лед Kir *co* Qeagr Г.-аг>» Sa.i сл Deb^g lit* * у *«_p';ite e,_tf*m Hrto
5.B0EU1 <РВ+)
Рис. 7.6. Диаграммы работы управляющего вывода в
другом временном интервале
На диаграмме видно, как управляющие импульсы сдвигаются, открывая триак все
раньше и раньше, что должно увеличивать яркость свечения ламп.
В программе Proteus можно проверить это, используя триак и генератор
управляющих импульсов. Словом, дальнейшая работа зависит от ваших намерений и
возможностей , но главное вы сделали — убедились, что схема работает.
Как выбрать и проверить схему?
Описанный мною подход к выбору схемы позволяет не только избежать ненужных
ошибок, но и дает предварительный опыт в последующей работе с макетной платой
или готовым устройством.
Многие конструкции сегодня рассчитаны на применение микросхем. Когда
микросхем мало, можно на макетной плате установить панельки для микросхем. Или
можно купить микросхемы именно для создания макетной платы, а когда макет
продемонстрирует завершенность и работоспособность устройства, обновить всю
элементную базу. Но даже, если у вас есть такая возможность, хватит ли у вас
терпения много раз менять при наладке резисторы и конденсаторы, отпаивать
выводы, чтобы проверить ток, и, главное, всегда ли вы будете успевать проверить
это или, как часто встречаешь в разговорах на форумах, придется многократно
менять сгоревшие детали, прежде чем будет выявлена причина их выхода из
строя.
Конечно, вы можете обладать богатейшим опытом и великолепной памятью, когда
одного взгляда на схему достаточно, чтобы увидеть ее работу в целом, увидеть
все детали и частности, и сразу без проб и ошибок собрать любое устройство.
Если это так, то забудьте все о чем я говорил, это не ваш путь. Если нет, то,
возможно, что-то полезное в моих рассказах для себя вы и обнаружите.
Удачи вам и терпения, если вы только начинаете знакомство с электроникой.
Пройдет совсем немного времени, и вы поймете, что цель почти всегда
достижима, а путь, проделанный к ней, при правильном движении может доставить не
меньше удовольствия, чем осознание того, что цель достигнута.
Электроника
цифровое управление паяльником
А. В. Кравченко
Паяльник - это инструмент номер один для специалиста по электронной
технике. Выход из строя этого инструмента останавливает процесс ремонта или
монтажа схем. Зарубежные производители предлагают разнообразные паяльные станции,
их ассортимент лежит в широком диапазоне цен от дешевых до очень дорогих.
Множество радиолюбительских схем управления паяльником напечатано на
страницах журналов. Автор собрал простое современное устройство для цифрового
управления паяльником. Доступно и современно - это основная идея предлагаемой
схемы1.
Дизайн устройства показан на рис.1. Автору удалось собрать устройство
приблизительно похожего вида (см. заставку). Для паяльника обязательно необходим
держатель, поэтому корпус выполняет две функции: управления и подставки для
горячего элемента паяльника. Эргономика и практичность привела иностранных и
отечественных конструкторов к представленному виду дизайна. Автор добавил к
дизайну подсвечивающийся дисплей и аналоговый регулятор мощности. Одна из
идей создания устройства - это формирование подсоса воздуха внутрь корпуса и
фильтрация через воздушный фильтр с порами 0,5 мкм. При этом пары свинца и
канифоли остаются внутри корпуса на фильтре. По мере эксплуатации устройства
1 И конечно эту схему можно использовать и в других целях, а сам паяльник - не только для
пайки.
фильтр меняется. Фильтр крепится напротив отверстий в корпусе, перед
вентилятором. Для подсоса используется вентилятор для обдува процессоров
компьютеров. Поток отфильтрованного воздуха направляется на силовой трансформатор,
тем самым, охлаждая силовой элемент схемы.
Рис. 1
Для управления устройством применен микроконтроллер (МК) ATmega 8. МК имеет
в своем составе память программ 8 Кбайт, 130 команд управления и вычисления,
23 линии ввода/вывода, два 8-разрядных таймера, один 16-разрядный, шесть 10-
разрядных АЦП [1], SPI, TWI, USART интерфейсы.
Рассмотрим структуру устройства (рис.2), которая повторяет классические
аналоговые схемы. Сетевое напряжение через трансформатор поступает на
выпрямитель VI. Выпрямительный мост VI делает из переменного напряжения 16 В/50 Гц
постоянное импульсное 16 В/100 Гц. Импульсная форма напряжения имеет переход
через ноль. Детектор нуля R1, операционный усилитель DA1 фиксируют этот
переход. Импульсное напряжение через D1 поступает на сглаживающий конденсатор С,
сглаженное нестабилизированное напряжение поступает на стабилизатор. После
стабилизатора получают питающее напряжение управления +5 В. Это напряжение
поступает через регулятор мощности R2 на неинвертирующий вход операционного
усилителя DA2. Вращая движок переменного резистора R2, задают разный уровень
напряжения на входе DA2.
В дальнейшем при составлении программы необходимо учитывать нелинейную
характеристику переменного резистора R2, так чтобы мощность регулировалась
через равные сегменты оборота движка регулятора мощности. На инвертирующие
входы DAI, DA2 подается также опорное напряжение. Изменяя опорное напряжение при
конфигурации АЦП в МК, можно изменять максимальный уровень входного
аналогового сигнала МК. В МК имеется аналоговый мультиплексор, который позволяет
выбирать аналоговый канал. В начале программы выбирается канал мощности, а
затем в режиме реального времени - канал детектора нуля. После преобразования
аналогового сигнала в цифровой, МК выполняет алгоритм работы программы,
выводит на дисплей заданную мощность и управляет симистором. Управление симисто-
ром производится через гальваническую опторазвязку, для защиты МК от сетевых
всплесков.
Dl
Симистор
1ДЧ
Ml
Детектор
нуля R1
+5В
R2
Мощность!
Паяльник 12В
Стаб
Опторазвязка
+5В
г
ЖКИ дисплей
Ядро микро Г7Л
контроллера|Р"°У
Порт
в вод а-вы вод а
Atmega8
Рис.2
Принципиальная электрическая схема устройства показана на рис.3 .
Устройство управляется IC1 - МК ATmega8 [1] . Информация об отдаваемой в нагрузку
мощности отображается на ЖК индикаторе DISP1. Прибор включается кнопкой S1.
Схема управления питается от понижающего трансформатора TR2, который также
используется для силового питания паяльника. Для работы схемы детектора нуля
и устойчивого выключения симистора Т1 необходимо исключить сглаживание
пульсаций 100 Гц на паяльнике. Эту функцию развязки выполняет диод D1.
Сглаживание пульсации напряжения питания стабилизатора IC2 выполняет цепь R1C3.
Стабилизатор напряжения IC2 обеспечивает питание МК и схемы регулятора
мощности Р1. Чтобы предохранить вход АЦП от перенапряжения, на входе МК
установлен защитный стабилитрон D2. Для вывода МК из зацикливания или сбоя
предусмотрена кнопка RESET и цепочка сброса R3C11. Для исключения влияния работы
ядра МК на питание АЦП применен фильтр C6C9L1. Вывод информации о мощности,
подаваемой на паяльник, производится непосредственно с МК на ЖКИ. Так как
контрастность ЖКИ зависит от освещения помещения, то применена его подсветка
светодиодами LED1-LED4. Детектор нуля RIO, Р2 выделяет нулевой ток из
импульсного напряжения 16 В/100 Гц, и эти данные поступают на АЦП1 МК. АЦПО МК
считывает напряжение с регулятора мощности Р1. Конденсатор СЮ предотвращает
всплески на Р1 при ручной регулировке.
Управление симистором Т1 от МК, согласно рис.2, осуществляется через опто-
развязку OKI. Одновременно LED5 сигнализирует о включении симистора Т1.
Алгоритм работы устройства
Включение симистора Т1 выполняется по определенному алгоритму. Для управле-
2 См. в конце публикации.
ния системой используется прямой метод регулирования. Автор разработал метод
регулирования «Базис 12» (без обратной связи), применимый только для
инерционной тепловой нагрузки. Включение нагрузки происходит в момент перехода
переменного напряжения через ноль. Это необходимо для исключения импульсных
помех, создаваемых в сети при коммутации переменного тока симистором. Так как
переменное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем, то имеем 100 Гц
положительные полуволны напряжения. Регулирование мощности нагрузки
производится путем отбрасывания некоторого количества положительных полуволн. Автор для
расчетов выбрал базис 12 импульсов. При исключении заданного количества целых
положительных полуволн из каждых 12 импульсов сети, получим регулировку
мощности. Путем выбора заданной мощности, МК отсчитывает по определенному
алгоритму 12 импульсов сети, при этом исключает некоторые полуволны в указанном
порядке. Для увеличения дискретности регулирования мощности необходимо
увеличивать базис, например, выбрать минимальный шаг 1 из 25 или 1 из 100. Однако
увеличение шага регулировки потребует больших ресурсов МК. Один из
недостатков подобного регулирования - это появление звуковых колебаний в нагрузке.
Блок-схема программы показана на рис.43. Работа МК начинается с установки
портов ввода-вывода. Далее идет опрос АЦП1. Исходя из результата полученных
значений с АЦП1, устанавливается дискретная мощность. В каждом случае
дискретной мощности выполняется последовательно заданный алгоритм включения си-
мистора. При этом используется рассмотренный ранее прямой метод регулирования
«Базис 12». На дисплей выводятся дискретные числа соответствующие выбранной
мощности. Для вывода каждого шага алгоритма «Базис 12» МК сканирует АЦП2, как
только значения АЦП2 ниже 10 единиц включается симистор. Если в алгоритме
«Базис 12» задан ноль, то симистор отключается. После прохождения 12 шагов
алгоритма «Базис 12» симистор отключается, и программа возвращается в начало.
Программа
В начале программы АЦП1 проверяет уровень напряжения на регуляторе мощности
Р1. Опорное напряжение для АЦП1 берется от вывода питания МК. В процессе
аналого-цифрового преобразования двоичное число Z вычисляется по формуле:
Z=1024 *UBx/Uref.
Программа выполняется пошагово. После чтения данных АЦП1 программа
переходит в подпрограмму логических функций, где выбирает необходимое значение в
поле допуска данных АЦП1, 2-4-й столбик табл.1. Как только значение выбрано,
происходит переход к адресу, в котором записано два байта информации «Базис
12», 5-6-й столбик табл.1, и два байта кода дисплея, 7-12-й столбик табл.1.
Для реализации метода регулирования «Базис 12» автор использовал функцию
команд МК «сдвиг вправо через перенос». При этом значение переноса
анализируется логическими командами МК. Если перенос равен единице, то симистор
включается, если ноль, то выключается. Для отображения информации на дисплей также
используется функция переноса. В формировании второй цифры дисплея участвуют
два порта PORTB, PORTD, чтобы передать правильно информацию в PORTB, 7 бит
цифры маскируется логической функцией «И». А в PORTD 7 бит цифры получается
путем комбинации логических функций с первой цифрой PORTD. Это необходимо для
экономии памяти кодов значащих цифр. Скорость выполнения программы МК очень
высока, поэтому АЦП2 МК успевает вычислить уровень сетевого напряжения и
выключить симистор при нулевом напряжении сети и включить при напряжении выше
3 См. в конце публикации.
10 единиц АЦП2 МК. Программа повторяется циклически, при этом за один цикл
программы выполняется полностью функция «Базис 12». В каждом новом цикле
проверяется уровень регулятора мощности Р1.
Конструкция
Монтажная плата (рис.5) имеет двухсторонний монтаж, или при замене
проводами проводников (рис.5,б) можно изготовить одностороннюю плату. Перед монтажом
плата разделяется на две части (рис.5,а), проводники от одной части платы к
другой соединяются шлейфом один к одному. Концы шлейфа паяются в местах
разрыва платы. Для МК на монтажной плате устанавливается панелька. Корпус рис.6
состоит из деталей, которые изготовляются отдельно. В основе корпуса 1
выбирают прямоугольный пластиковый корпус, продаваемый в розничной торговле
габаритами 140x140x110 мм (ДхШхВ). Заготовку корпуса разделяют на две части
(рис.6): на ненужный сегмент 12 и на основу корпуса 1. Далее вместо
вырезанного окна изготавливают переднюю панель из пластиковой пластины. В
пластиковой пластине вырезают окно для дисплея и высверливают отверстия для
регулятора и выключателя. В окно панели вклеивают прозрачный лист, изготовленный из
твердой обложки. Пластиковую пластину красят под цвет корпуса и приклеивают
эпоксидной смолой к краям корпуса. Регулятор мощности 2 и выключатель питания
крепят к передней панели. Скобы 3, 9 удерживают плату управления.
О.
ооооооооооооооооо
IIIIIIIIIIIIIIIIII
560
3 3°/
офо
560
IIIIIIIIIIIIIIIIII
ооооооооооооооооо
офо
56Q
•(I 4-fiHL1 1>
о
зк
,0 0000000000000
о
hi|Q-IN>I
г- j MEGAS-Pf
00000000000000
\47QmFx>€V ^
о 1
0
0
(1
о
О О:
О
49
[о,
if
о
0
= с
□ .-ПАЯ2 *
о
_|_
я! , И
) TR2
EI66-2
Рис.5а
Корпус устанавливают на ножках 4. В корпус вставляют понижающий
трансформатор с платой питания 5 и, при возможности, вентилятор 16 (AIRFLO model
D4510S12L) для охлаждения трансформатора и одновременно фильтрации воздуха.
Трансформатор с платой питания крепят к корпусу уголками 6. Для уменьшения
вибрации под трансформатор прокладывают резиновую подложку 7. Схема имеет
предохранитель сети 8. Включается устройство с помощью тумблера 10. Данные с
ЖКИ видны через окошко 11. На ЖКИ наклеивается по диагонали тонкая черная
полоска (черная изолента) для получения символа %. Для соединения паяльника с
платой, с боку корпуса устанавливают разъем 15, через который подается
регулируемое питание. Питание вентилятора от стабилизатора 12 В. Стабилизатор
подключают непосредственно к выпрямителю от силового трансформатора. Все
провода необходимо закрепить стяжками. Сверху корпуса устанавливают держатель
паяльника, так чтобы жало паяльника находилось напротив подсоса в корпус
воздуха. Автор собрал схему навесным монтажом (фото 2), с максимальным
повторением конструкции, показанной на рис.6.
Рис.56,в
Детали
Симистор ВТ136, выпрямительный диодный мост KBU8K или любой другой на ток 2
А и обратное напряжение не менее 40 В, дисплей жидкокристаллический ИЖЦ5-4/8,
диод КД202, стабилитрон КС147А, оптосимистор тосЗОбЗ, трансформатор с одной
первичной обмоткой 220 В и двумя вторичными по 8 В, суммарной мощностью 30
Вт, дроссель 47 нГн на ток не менее 10 мА, кварцевый резонатор 4 МГц, свето-
диоды LED1-LED5 любые на ток 5 мА, корпус прямоугольный, свечение голубое.
Выключатель сети - тумблер двухсекционный на 220 В, 1н=0,5 А. МК ATmega8-
16PU. Паяльник 12 В мощностью 25 Вт.
Настройка
Она начинается с записи в МК прошивки (прошивку можно скачать по адресу
ftp://homelab.homelinux.com/pub/arhiv/2008-12-al.rar). Программатором
устанавливают SEL 4 МГц. Настройку выполняют без МК при включенном питании. Р1
регулируют во всем диапазоне и проверяют плавность изменения напряжения (если
характеристика регулятора нелинейная, корректируют значение в столбике 3-4
табл.1). С помощью Р2 устанавливают амплитуду 2 В. Проверяют импульсное
напряжение положительной полярности. Устанавливают запрограммированный МК в
панельку платы управления. Включают устройство и, начиная с минимального
значения регулятора мощности Р1, проверяют осциллограммы на выводах паяльника (не-
обходимо использовать цифровой осциллограф с памятью). Если осциллограммы не
соответствуют заданным, необходимо настроить схему детектора нуля резистором
Р2.
Эксплуатация устройства
До включения питания устройства необходимо регулятор мощности вывести на
минимум, затем после включения плавно повышать до необходимой мощности (при
модернизации программы эту функцию можно запрограммировать как автоматически
выполняемую). По мере работы с устройством необходимо периодически следить за
фильтром и заменять в случае видимой засоренности.
Литература
1. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny и Меда фирмы ATMEL.
2-е издание. - М.: Додэка-XXI, 2005.
Листинг
/Автор: Кравченко А.В.
;Дата: 17.07.2008
;Версия: 1.0.4
;Имя файла: Warm.asm
/Микроконтроллер: ATmega8
;Тактовая частота: 4.ОмГц
;Питание: стабилизированное 5 В
. list
.include "D:\Program Files\Atmel\AVR Studio\Appnotes\m8def.inc"
;***** Регистровые
переменные
.def
adr =
■■ rO
.def
disl
= r2 /младший адрес дисплея
.def
dis2
= r3 /старший адрес дисплея
.def
cotl
= г4 /младший адрес кода 12
.def
cot 2
= г5 /старший адрес кода 12
.def
copy
= г6 /копия
адреса кода
.def
cxt
= г16
г
Счетчик мощности
.def
cms
= г17
г
Рабочий регистр
.def
poyl
= г18
/данные дисплея1
.def
poy2
= г19
/данные дисплея2
.def
Digl
= г20
.def
Dig2
= г21
.def
dadcl
= г22
.def
dadc2
= г23
.def
adcl
= г24
.def
adc2
= г25
.def
tmp
= г26
г
Рабочий регистр
.def
tmp2
= г27
г
Рабочий регистр
.def
tmp3
= г28
г
Рабочий регистр
. cseg
/Начало области памяти, вектор прерывания
. org О
г jmp
RESET
пор
;rjmp
INTO
пор
;rjmp
INT1
пор
;rjmp
TIMER2
COMP
пор
;rjmp
TIMER2
OVF
пор
;rjmp
TIMER1
CAPT
пор
;rjmp
TIMER1
COMPA
пор
;rjmp
TIMER1
COMPB
пор
;rjmp
time
пор
;rjmp
TIMERO
OVF
пор
;rjmp
SPI, STC
пор
;rjmp
USART,
RXC
пор
;rjmp
USART,
UDRE
пор
;rjmp
USART,
TXC
пор
;rjmp
ADC
пор
;rjmp
EE RDY
пор
;rjmp
ANA COMP
пор
;rjmp
TWI
пор
;rjmp
SPM RDY
/Начало всей программы без вектора прерывания
.org 22
;настройка портов В, С, D
RESET: пор
clr
tmp
out
DDRB,
tmp
out
PORTB
, tmp
;обнулить
clr
tmp
out
DDRD,
tmp
out
PORTD
, tmp
;обнулить
clr
tmp
ldi
tmp,
$FF
out
DDRB,
tmp
;PortB-выходы
out
DDRD,
tmp
;РогtD-выходы
clr
tmp
ldi
tmp,
$20
out
DDRC,
tmp
;PC5-выход
/Установка на дисплее 00
clr
tmp
ldi
tmp, $3F
out
PORTB, tmp
;disp2-0
clr
tmp
ldi
tmp, $3F
out
PORTD, tmp
;displ-0
ldi
tmp, low(RAMEND)
out
SPL, tmp
ldi
tmp, high(RAMEND)
out
SPH, tmp
;Начало программы
/сброс всех значений
nStart: пор
clr cxt
clr cms
clr poyl
clr poy2
clr tmp2
clr tmp3
clr adcl
clr adc2
clr dadcl
clr dadc2
clr digl
clr dig2
clr adr
nop
ldi adcl, $40 /источник питания, ADCO,
ldi adc2, $C5 /одиночное, Запуск, 1/32
/опрос уровня регулятора мощности
rcall adcn
/определение мощности, сравнение
пор
rcall mosh
пор
/Подпрограмма управление семистором
cosem: пор
clr cms
ldi cms, $0D /12 шагов
opr: nop
/опрос уровня синусоиды, детектор нуля
ldi adcl, $41 /источник питания, ADC1,
ldi adc2, $С5 /одиночное, Запуск, 1/32
пор
rcall adcn
пор
cln
clz
cpi tmp3, $ 0 0
breq kill /переход по равно
rjmp doss
kill: nop
cln
clz
cpi tmp3, $0F
brge doss
clr tmp
out PORTC, tmp /обнулить порт С
/преобразование адреса кода 12
/disl младшего адреса мощности 12
/dis2 старшего адреса мощности 12
clc
rol disl
rol dis2
brcs fok
nop
clr tmp
out PORTC, tmp /обнулить порт С
nop
rjmp doss
fok: nop
sbi PORTC, 5 /включение семистора
nop
doss: nop
clz
dec cms
brbs 2, ker
rcall zader
rjmp opr
ker: nop
clr tmp
out PORTC, tmp /обнулить порт С
nop
rjmp nStart
/Настройка АЦП
adcn: nop
nop
clr tmp
awe: nop
cpi tmp, $04
brsh ass
out ADMUX, adcl /коммутация входов АЦП
clr tmp2
clr tmp3
out ADCSR, adc2 /Запуск АЦП на преобразование
/Сохранение данных АЦП
in
tmp2, ADCL
in
tmp3, ADCH
mov
r2,
tmp2
mov
r3,
tmp3
mov
r4,
r2
mov
r5,
r3
mov
r6,
r4
mov
r7,
r5
inc
tmp
rjmp
awe
/среднее арифметическое действие
ass: nop
clr r8
clc
add tmp2, r2
adc r9, r8
add tmp2, r4
adc
r9, r8
add
tmp2, r6
adc
r9, r8
clc
lsr
r9
ror
tmp2
lsr
r9
ror
tmp2
clr
r9
clc
add
tmp3, r3
adc
r9, r8
add
tmp3, r5
adc
r9, r8
add
tmp3, r7
adc
r9, r8
clc
lsr
r9
ror
tmp3
lsr
r9
ror
tmp3
nop
ret
;Подпрограмма задержки
zader: nop
wdr
ldi YL, low(305)
ldi YL, high(305)
ddd: sbiw YL, 1
brne ddd
ret
/Подпрограмма определение мощности, сравнение
mosh: nop
osi: nop
mov dadcl, tmp2 ;запись младшего байта АЦП мощности
mov dadc2, tmp3 ;запись старшего байта АЦП мощности
ldi cxt, $1В /количество дискретных мощностей
/Чтение данных по мощности
cik: пор
cln
ldi ZH, high(2*prog0)
ldi ZL, Low(2*prog0)
Add ZL, cxt /адрес указанной мощности
LPM
mov digl, adr /младший байт
dec cxt
subi ZL, 1 /адрес указанной мощности
LPM
mov dig2, adr /старший байт
dec cxt
brmi osi /достигнут ноль мощности
/Проверка на более
clc /сброс флага переноса
cln /сброс флага знака
/вычитание значения АЦП от набранного значения
sub digl, dadcl /Вычитание младшего байта
/проверка на ноль старшего байта
clz
cpi dig2, О
breq loki
clr tmp
rol tmp
sub dig2, dadc2 /Вычитание старшего байта с заемом
sub dig2, tmp
loki: nop
brpl cik
/уровень АЦП1 выше указанной мощности
mov сору, cxt /копируем адрес кода
пор
mov dis2, cxt /запись младшего адреса мощности
inc cxt
mov disl, cxt /запись старшего адреса мощности
пор
/чтение кода мощности
ldi ZH, high(2*progl)
ldi ZL, Low(2*progl)
Add ZL, disl /адрес указанного кода мощности
LPM
mov disl, adr /младший байт
ldi ZL, Low(2*progl)
Add ZL, disl /адрес указанного кода мощности
LPM
mov dis2, adr /старший байт
/вывод на дисплей данных
mov cms, cxt /адрес дисплея
subi cms, $0Е /преобразование адреса -14
ldi ZH, high(2*prog2)
ldi ZL, Low(2*prog2)
Add ZL, cms /адрес указанного кода мощности
LPM
mov poyl, adr /младший байт
out PORTD, poyl /displ
ldi ZH, high(2*prog3)
ldi ZL, Low(2*prog3)
Add ZL, cms /адрес указанного кода мощности
LPM
mov poy2, adr /младший байт
out PORTB, poy2 /disp2
ret
.org $300
;Код регулятора
.DB
$00,
$58,
$00,
$7B,
$00,
$A4,
$00,
$CD
.DB
$01,
$00,
$01,
$52,
$01,
$A4,
$02,
$00
.DB
$02,
$52,
$02,
$A4,
$03,
$00,
$03,
$52
.DB
$03,
$A4,
$04,
$00
/Код
мощности
progl
.DB
$08,
$00,
$08,
$02,
$08,
$20,
$08,
$42
.DB
$08,
$88,
$09,
$24,
$0A,
$52,
$0A,
$AA
.DB
$ов,
$5A,
$0D,
$B6,
$0E,
$EE,
$0F,
$7B
.DB
$0F,
$BF,
$0F,
$FF
/Код
дисплея 1
prog2:
.DB $00, $06, $06, $5B, $5B, $4F, $66, $6D
.DB $6D, $7D, $07, $7F, $6F, $6F
;Код дисплея 2
ргодЗ:
.DB $7F, $5B, $7D, $3F, $6D, $4F, $06, $3F
.DB $7F, $7D, $6D, $4F, $06, $6F
.EXIT
с
Начало
Установка портов
ввода-вывода
Чтение АЦП1
Мощность
ДА
>91%
12 из 12
НЕТ
.ДА
>83%
11 из 12
НЕТ
.ДА
>75%
10 из 12
IET
.ДА
>66%
9 из 12
НЕТ
>58%
8 из 12
>50%
IET
.ДАг
7 из 12
Н
ЕТ
ДА
>41%
6 из 12
'НЕТ
.ДА
>33%
5 из 12
'НЕТ
.ДА
>25%
4 из 12
ГНЕТ
>20%
3 из 12
ТНЕТ
.ДА
>16%
2,5 из 12
IET
.ДАг
>12%
2 из 12
1,5 из 12
-И 1 из 12
Вывод на
дисплей
Чтение АЦП2
Детектор нуля
НЕТ
Выключить
семистор
Х=Х+1
НЕТ
Выключить
семистор
Включить
семистор
НЕТ
Выключить
семистор
Х=0
Табл. 1
№
Мощность, %
R Мощность
adc
R Kod adc
Kod bin
Kod
hex
1
8
82
0058
100000000000
800
2
12
123
007В
100000000010
802
3
16
164
00А4
100000100000
820
4
20
205
00CD
100001000010
842
5
25
256
0100
100010001000
888
6
33
338
0152
100100100100
924
7
41
420
01А4
101001010010
A52
8
50
512
0200
101010101010
AAA
9
58
594
0252
101101011010
B5A
10
66
676
02А4
110110110110
DB6
11
75
768
0300
111011101110
EEE
12
83
850
0352
111101111011
F7B
13
91
932
03А4
111110111111
FBF
14
100
1024
0400
111111111111
FFF
PORTD
№
Дисплей 1
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
KodDISPl
1
a4 , Ь4 , c4 , d4 , e4 , g4 , f 4
00
2
Ь4,с4
1
1
06
3
Ь4,с4
1
1
06
4
a4,b4,d4,e4,g4
1
1
1
1
1
5В
5
a4,b4,d4,e4,g4
1
1
1
1
1
5В
6
a4,b4,c4,d4,g4
1
1
1
1
1
4F
7
b4 , c4 , g4 , f 4
1
1
1
1
66
8
a4 ,c4 ,d4 ,g4 ,f4
1
1
1
1
1
6D
9
a4 ,c4 ,d4 ,g4 ,f4
1
1
1
1
1
6D
10
a4 ,c4 ,d4 ,e4 ,g4 ,f4
1
1
1
1
1
1
7D
11
a4,b4,c4
1
1
1
07
12
a4 , b4 , c4 , d4 , e4 , g4 , f 4
1
1
1
1
1
1
1
7F
13
a4,b4,c4,d4,g4,f4
1
1
1
1
1
1
6F
14
a4,b4,c4,d4,g4,f4
1
1
1
1
1
1
6F
PORTB
№
Дисплей 2
D7
В5
В4
ВЗ
В2
В1
ВО
KodDISP2
1
аЗ,ЬЗ,сЗ,d3,еЗ,g3,f3
1
1
1
1
1
1
1
7F
2
a3,b3,d3,e3,g3
1
1
1
1
1
5В
3
аЗ,сЗ,d3,еЗ,дЗ,f3
1
1
1
1
1
1
7D
4
аЗ,ЬЗ,сЗ,d3,еЗ,f3
1
1
1
1
1
1
3F
5
a3,c3,d3,g3,f3
1
1
1
1
1
6D
6
a3,b3,c3,d3,g3
1
1
1
1
1
4F
7
ЬЗ, сЗ
1
1
06
8
аЗ,сЗ,d3,еЗ,дЗ,f3
1
1
1
1
1
1
3F
9
аЗ,ЬЗ,сЗ,d3,еЗ,дЗ,f3
1
1
1
1
1
1
1
7F
10
аЗ,сЗ,d3,еЗ,дЗ,f3
1
1
1
1
1
1
7D
11
a3,c3,d3,g3,f3
1
1
1
1
1
6D
12
a3,b3,c3,d3,g3
1
1
1
1
1
4F
13
ЬЗ, сЗ
1
1
06
14
аЗ,ЬЗ,сЗ,d3,дЗ,f3
1
1
1
1
1
1
6F
Электроника
ИНТЕРФЕЙС RS-485
Е.А. Бень
Вступление
Как следует из названия, статья эта - попытка объяснить начинающим что к
чему и помочь обойти грабли, на которые уже кто-то наступал. Если кто-нибудь,
потратив 15 минут на прочтение, сэкономит пару дней на отладке системы, я
буду считать свою задачу выполненной.
Столкнувшись с необходимостью организовать связь между несколькими
устройствами на базе микроконтроллеров, я стал собирать информацию по этой теме. Из
конструктивных соображений определился с методом связи - последовательный
канал и линия связи на основе интерфейса RS-485. Затем последовал отсев
излишних теоретических рассуждений и отбор практических рекомендаций по наладке
линии связи. Особое внимание я уделял описанию различных "подводных камней".
На бумаге, как известно, всегда все работает, а вот на практике вскрываются
неприятные особенности, притом нигде не описанные. Так и оказалось - сделали
все по инструкции, а потом не одну неделю отлавливали глюки.
В этой статье я попытался собрать начальную информацию об устройствах,
полезные добытые сведения (с ссылками) и собственный опыт.
Универсальный асинхронный
приемо-передатчик (UART)
Возможно, связь через асинхронный последовательный порт уходит в прошлое,
однако сложно найти контроллер, не имеющего в составе своей периферии UART.
Поэтому хоронить его, думаю, рановато. Раз так, то будет нелишним сказать
пару слов о том, как оно работает. Описание конкретной реализации
последовательного порта есть в datasheet на каждый контроллер, поэтому опишу общее для
всех.
UART можно разделить на приемник (Receiver) и передатчик (Transmitter). В
состав UART входят: тактовый генератор связи (бодрейт-генератор), управляющие
регистры, статусные регистры, буферы и сдвиговые регистры приемника и
передатчика. Бодрейт-генератор задает тактовую частоту приемопередатчика для
данной скорости связи. Управляющие регистры задают режим работы
последовательного порта и его прерываний. В статусном регистре устанавливаются флаги по
различным событиям. В буфер приемника попадает принятый символ, в буфер
передатчика помещают передаваемый. Сдвиговый регистр передатчика - это обойма, из
которой в последовательный порт выстреливаются биты передаваемого символа
(кадра). Сдвиговый регистр приемника по биту накапливает принимаемые из порта
биты. По различным событиям устанавливаются флаги и генерируются прерывания
(завершение приема/отправки кадра, освобождение буфера, различные ошибки).
UART - полнодуплексный интерфейс, то есть приемник и передатчик могут
работать одновременно, независимо друг от друга. За каждым из них закреплен порт
- одна ножка контроллера. Порт приемника обозначают RX, передатчика - ТХ.
Последовательной установкой уровней на этих портах относительно общего провода
("земли") и передается информация. По умолчанию передатчик устанавливает на
линии единичный уровень. Передача начинается посылкой бита с нулевым уровнем
(старт-бита), затем идут биты данных младшим битом вперед (низкий уровень -
"О", высокий уровень - "1"), завершается посылка передачей одного или двух
битов с единичным уровнем (стоп-битов).
Электрический сигнал кадра посылки выглядит так:
Перед началом связи между двумя устройствами необходимо настроить их
приемопередатчики на одинаковую скорость связи и формат кадра.
Скорость связи или бодрейт (baudrate) измеряется в бодах - число
передаваемых бит в секунду (включая старт и стоп-биты). Задается эта скорость в бод-
рейт-генераторе делением системной частоты на задаваемый коэффициент.
Типичный диапазон скоростей: 2400 ... 115200 бод.
Формат кадра определяет число стоп-битов (1 или 2), число бит данных1 (8
или 9), а также назначение девятого бита данных. Все это зависит от типа
контроллера .
Данные передаются байтами, т.е. по 8 бит. Если из них используется только 7 бит (левая
часть таблицы кодирования ASCII), то 8 бит используется для контроля четности (контроль
ошибок передачи).
о ,'о/1 S о/1 So/i So/i So/i I on Jo/i Ion
i l! l! l! l! U U Ц
старт биты данный (8 или 9)
бит
стоп
бит
Приемник и передатчик тактируются, как правило, с 16-кратной частотой
относительно бодрейта. Это нужно для сэмплирования сигнала. Приемник, поймав
падающий фронт старт-бита, отсчитывает несколько тактов и следующие три такта
считывает (семплирует) порт RX. Это как раз середина старт-бита. Если
большинство значений семплов - "О", старт-бит считается состоявшимся, иначе
приемник принимает его за шум и ждет следующего падающего фронта. После удачного
определения старт-бита, приемник точно также семплирует серединки битов
данных и по большинству семплов считает бит "О" или "1", записывая их в
сдвиговый регистр. Стоп-биты тоже семплируются, и если уровень стоп-бита не "1" -
UART определяет ошибку кадра и устанавливает соответствующий флаг в
управляющем регистре.
Значащие семплы
Поскольку бодрейт устанавливается делением системной частоты, при переносе
программы на устройство с другим кварцевым резонатором, необходимо изменить
соответствующие настройки UART.
Интерфейс RS-485
Интерфейс RS-485 (другое название - EIA/TIA-485) - один из наиболее
распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень - это
канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых
систем OSI).
Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой
приемопередатчики , соединенные при помощи витой пары - двух скрученных проводов. В основе
интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных.
Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по
одному проводу (условно А) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно В)
- его инверсная копия. Другими словами, если на одном проводе "1", то на
другом "О" и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда
есть разность потенциалов: при "1" она положительна, при "О" - отрицательна.
Потенциал
линии А
Потенциал
линии В
Разность
потенциало
линий А и В
■1
ШИШ
■
■И
■
Именно этой разностью потенциалов и передается сигнал. Такой способ
передачи обеспечивает высокую устойчивость к синфазной помехе. Синфазной называют
помеху, действующую на оба провода линии одинаково. К примеру,
электромагнитная волна, проходя через участок линии связи, наводит в обоих проводах
потенциал. Если сигнал передается потенциалом в одном проводе относительно общего,
как в RS-232, то наводка на этот провод может исказить сигнал относительно
хорошо поглощающего наводки общего ("земли"). Кроме того, на сопротивлении
длинного общего провода будет падать разность потенциалов земель -
дополнительный источник искажений. А при дифференциальной передаче искажения не
происходит . В самом деле, если два провода пролегают близко друг к другу, да еще
перевиты, то наводка на оба провода одинакова. Потенциал в обоих одинаково
нагруженных проводах изменяется одинаково, при этом информативная разность
потенциалов остается без изменений.
Аппаратная реализация интерфейса - микросхемы приемопередатчиков с
дифференциальными входами/выходами (к линии) и цифровыми портами (к портам UART
контроллера). Существуют два варианта такого интерфейса: RS-422 и RS-485.
RS-422 - полнодуплексный интерфейс. Прием и передача идут по двум отдельным
парам проводов. На каждой паре проводов может быть только по одному
передатчику.
RS-485 - полудуплексный интерфейс. Прием и передача идут по одной паре
проводов с разделением по времени. В сети может быть много передатчиков, так как
они могут отключаются в режиме приема.
Остановлюсь поподробнее на приемопередатчике RS-485. Цифровой выход
приемника (R0) подключается к порту приемника UART (RX). Цифровой вход передатчика
(DI) к порту передатчика UART (ТХ). Поскольку на дифференциальной стороне
приемник и передатчик соединены, то во время приема нужно отключать
передатчик, а во время передачи - приемник. Для этого служат управляющие входы -
разрешение приемника (RE) и разрешения передатчика (DE). Так как вход RE
инверсный, то его можно соединить с DE и переключать приемник и передатчик
одним сигналом с любого порта контроллера. При уровне "О" - работа на прием,
RS-422
RS-485
D (driver) - передатчик;
R (receiver) - приемник;
DI (driver input) - цифровой вход передатчика;
RO (receiver output) - цифровой выход приемника;
DE (driver enable) - разрешение работы передатчика;
RE (receiver enable) - разрешение работы приемника;
А - прямой дифференциальный вход/выход;
В - инверсный дифференциальный вход/выход;
Y - прямой дифференциальный выход (RS-422);
Z - инверсный дифференциальный выход (RS-422).
при "1" - на передачу.
Микроконтроллер
Битая пара
п/п RS-485
Приемник, получая на дифференциальных входах (АВ) разность потенциалов
(UAB) переводит их в цифровой сигнал на выходе R0. Чувствительность приемника
может быть разной, но гарантированный пороговый диапазон распознавания
сигнала производители микросхем приемопередатчиков пишут в документации. Обычно
эти пороги составляют ± 200 мВ. То есть, когда UAB > +200 мВ - приемник
определяет "1", когда UAB < -200 мВ - приемник определяет "0". Если разность
потенциалов в линии настолько мала, что не выходит за пороговые значения -
правильное распознавание сигнала не гарантируется. Кроме того, в линии могут
быть и не синфазные помехи, которые исказят столь слабый сигнал.
Все устройства подключаются к одной витой паре одинаково: прямые выходы (А)
к одному проводу, инверсные (В) - к другому.
/ / -4-
в СОМ
Периферийное
устройство 1
Периферийное
устройство N
Входное сопротивление приемника со стороны линии (RAB) обычно составляет 12
кОм. Так как мощность передатчика не беспредельна, это создает ограничение на
количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации RS-485 с
учетом согласующих резисторов передатчик может вести до 32 приемников. Однако
есть ряд микросхем с повышенным входным сопротивлением, что позволяет
подключить к линии значительно больше 32 устройств.
Максимальная скорость связи по спецификации RS-485 может достигать 10
Мбод/сек. Максимальное расстояние - 1200 м. Если необходимо организовать
связь на расстоянии большем 1200 м или подключить больше устройств, чем
допускает нагрузочная способность передатчика - применяют специальные
повторители (репитеры).
Стандартные параметры интерфейсов
RS-422
RS-485
Допустимое число передатчиков / приемников
1/10
32 / 32
Максимальная длина кабеля
1200 м
1200 м
Максимальная скорость связи
10 Мбит/с
10 Мбит/с
Диапазон напряжений "1" передатчика
+2 . . .+10 В
+ 1.5. . .+6 В
Диапазон напряжений "0" передатчика
-2...-10 В
-1. 5 ...-6 В
Диапазон синфазного напряжения передатчика
-3...+3 В
-1...+3 В
Допустимый диапазон напряжений приемника
-7...+7 В
-7 . . .+12 В
Пороговый диапазон чувствительности приемника
±200 мВ
±200 мВ
Максимальный ток короткого замыкания драйвера
150 мА
250 мА
Допустимое сопротивление нагрузки передатчика
100 Ом
54 Ом
Входное сопротивление приемника
4 кОм
12 кОм
Максимальное время нарастания сигнала
передатчика
10% бита
30% бита
Согласование и
конфигурация
линии связи
При больших расстояниях между устройствами, связанными по витой паре и
высоких скоростях передачи начинают проявляться так называемые эффекты длинных
линий. Причина этому - конечность скорости распространения электромагнитных
волн в проводниках. Скорость эта существенно меньше скорости света в вакууме
и составляет немногим больше 200 мм/нс. Электрический сигнал имеет также
свойство отражаться от открытых концов линии передачи и ее ответвлений.
Грубая аналогия - желоб, наполненный водой. Волна, созданная в одном конце, идет
по желобу и, отразившись от стенки в конце, идет обратно, отражается опять и
так далее, пока не затухнет. Для коротких линий и малых скоростей передачи
этот процесс происходит так быстро, что остается незамеченным. Однако, время
реакции приемников - десятки/сотни не. В таком масштабе времени несколько
десятков метров электрический сигнал проходит отнюдь не мгновенно. И если
расстояние достаточно большое, фронт сигнала, отразившийся в конце линии и
вернувшийся обратно, может исказить текущий или следующий сигнал. В таких
случаях нужно каким-то образом подавлять эффект отражения.
Электротехника предлагает решение этой проблемы. У любой линии связи есть
такой параметр, как волновое сопротивление Zb . Оно зависит от характеристик
используемого кабеля, но не от длины. Для обычно применяемых в линиях связи
витых пар Zb = 120 Ом. Оказывается, что если на удаленном конце линии, между
проводниками витой пары включить резистор с номиналом равным волновому
сопротивлению линии, то электромагнитная волна дошедшая до "тупика" поглощается на
таком резисторе. Отсюда его названия - согласующий резистор или "терминатор".
Большой минус согласования на резисторах - повышенное потребление тока от
передатчика, ведь в линию включается низкоомная нагрузка. Поэтому
рекомендуется включать передатчик только на время отправки посылки. Есть способы
уменьшить потребление тока, включая последовательно с согласующим резистором
конденсатор для развязки по постоянному току. Однако, такой способ имеет свои
недостатки. Для коротких линий (несколько десятков метров) и низких скоростей
(меньше 38400 бод) согласование можно вообще не делать. Подробнее можно почи-
тать в статье "Обрежьте жирок с RS-485".
Эффект отражения и необходимость правильного согласования накладывают
ограничения на конфигурацию линии связи.
Линия связи должна представлять собой один кабель витой пары. К этому
кабелю присоединяются все приемники и передатчики. Расстояние от линии до
микросхем интерфейса RS-485 должно быть как можно короче, так как длинные
ответвления вносят рассогласование и вызывают отражения.
В оба наиболее удаленных конца кабеля (Zb=120 Ом) включают согласующие
резисторы Rt по 120 Ом (0.25 Вт) . Если в системе только один передатчик, и он
находится в конце линии, то достаточно одного согласующего резистора на
противоположном конце линии. Более подробно о правильных и неправильных
конфигурациях сети можно прочитать в статье "Правильная разводка сетей RS-485".
Витая пара
Rt
Защитное смещение
Как уже упоминалось, приемники большинства микросхем RS-485 имеют пороговый
диапазон распознавания сигнала на входах А-В - ±200 мВ. Если |Uab| меньше
порогового (около 0), то на выходе приемника RO могут быть произвольные
логические уровни из-за несинфазной помехи. Такое может случиться либо при
отсоединении приемника от линии, либо при отсутствии в линии активных передатчиков,
когда никто не задает уровень. Чтобы в этих ситуациях избежать выдачи
ошибочных сигналов на приемник UART, необходимо на входах А-В гарантировать
разность потенциалов Uab > +200 мВ. Это смещение при отсутствии входных сигналов
обеспечивает на выходе приемника логическую "1", поддерживая, таким образом,
уровень стопового бита.
Добиться этого просто - прямой вход (А) следует подтянуть к питанию, а
инверсный (В) - к "земле". Получается делитель:
п/п RS485
R3C
Rc
Линия
Rc
X
R3C
Rbx - входное сопротивление приемника (обычно 12 кОм);
Rc - согласующие резисторы (120 Ом);
R3c - резисторы защитного смещения.
Величины сопротивлений для резисторов защитного смещения (R3c) нетрудно
рассчитать по делителю. Необходимо обеспечить Uab > 200мВ. Напряжение питания
- 5В. Сопротивление среднего плеча - 120 Ом // 120 Ом // 12 КОм на каждый
приемник - примерно 57 Ом (для 10 приемников). Таким образом, выходит
примерно по 650 Ом на каждый из двух R3C. Для смещения с Запасом - сопротивление
R3C должно быть меньше 650 Ом. Традиционно ставят 560 Ом.
Обратите внимание: в расчете номинала R3c учитывается нагрузка. Если на
линии висит много приемников, то номинал R3C дожен быть меньше. В длинных
линиях передачи необходимо так же учитывать сопротивление витой пары, которое
может "съедать" часть смещающей разности потенциалов для удаленных от места
подтяжки устройств. Для длинной линии лучше ставить два комплекта
подтягивающих резисторов в оба удаленных конца рядом с терминаторами.
Многие производители приемопередатчиков заявляют о функции безотказности
(failsafe) своих изделий, заключающейся во встроенном смещении. Следует
различать два вида такой защиты:
Безотказность в открытых цепях Open circuit failsafe). В таких
приемопередатчиках применяются встроенные подтягивающие резисторы. Эти резисторы, как
правило, высокоомные, чтобы уменьшить потребление тока. Из-за этого
необходимое смещение обеспечивается только для открытых (ненагруженных)
дифференциальных входов. В самом деле, если приемник отключен от линии или она не
нагружена, тогда в среднем плече делителя остается только большое входное
сопротивление , на котором и падает необходимая разность потенциалов. Однако,
если приемопередатчик нагрузить на линию с двумя согласующими резисторами по
120 Ом, то в среднем плече делителя оказывается меньше 60 Ом, на которых, по
сравнению с высокоомными подтяжками, ничего существенного не падает. Поэтому,
если в нагруженной линии нет активных передатчиков, то встроенные резисторы
не обеспечивают достаточное смещение. В этом случае, остается необходимость
устанавливать внешние резисторы защитного смещения, как это было описано
выше .
Истинная безотказность (True failsafe). В этих устройствах смещены сами
пороги распознавания сигнала. Например: -50 / -200 мВ вместо стандартных
порогов ±200 мВ. То есть при Uab > -50 мВ на выходе приемника RO будет логическая
"1", а при Uab < -200 - на RO будет "0". Таким образом, и в разомкнутой и в
пассивной линии при разности потенциалов Uab близкой к нулю, приемник выдаст
"1". Для таких приемопередатчиков внешнее защитное смещение не требуется. Тем
не менее, для лучшей помехозащищенности все-таки стоит дополнительно немного
подтягивать линию.
Сразу виден минус внешнего защитного смещения - через делитель постоянно
будет протекать ток, что может быть недопустимо в системах малого
потребления . В таком случае можно сделать следующее:
a) Уменьшить потребление тока, увеличив сопротивления R3C. Хотя
производители приемопередатчиков и пишут о пороге распознавания в 200 мВ, на
практике вполне хватает 100 мВ и даже меньше. Таким образом, можно сразу
увеличить сопротивления R3C раза в два-три. Помехозащищенность при этом
несколько снижается, но во многих случаях это не критично.
b) Использовать true failsafe приемопередатчики со смещенными порогами рас-
познавания. Например, у микросхем МАХ3080 и МАХ3471 пороги: -50мВ / -200
мВ, что гарантирует единичный уровень на выходе приемника при отсутствии
смещения (Uab=0). Тогда внешние резисторы защитного смещения можно
убрать или значительно увеличить их сопротивление,
с) Не применять без необходимости согласование на резисторах. Если линия не
будет нагружена на 2 по 120 Ом, то для обеспечения защитного смещения
хватит подтяжек в несколько килоом в зависимости от числа приемников на
линии.
Для опторазвязанной линии подтягивать следует к питанию и "земле"
изолированной линии. Если не применяется опторазвязка, подтягивать можно к любому
питанию, так как делитель создаст лишь небольшую разность потенциалов между
линиями А и В. Нужно только помнить о возможной разности потенциалов между
"землями" устройств, расположенных далеко друг от друга.
Исключение приема
при передаче в
полудуплексном режиме
При работе с полудуплексным интерфейсом RS-485 (прием и передача по одной
паре проводов с разделением по времени) можно забыть, что UART контроллера -
полнодуплексный, то есть принимает и передает независимо и одновременно.
Обычно во время работы приемопередатчика RS-485 на передачу, выход
приемника RO переводится в третье состояние и ножка RX контроллера (приемник UART)
"повисает в воздухе". В результате, во время передачи на приемнике UART
вместо уровня стопового бита ("1") окажется неизвестно что, и любая помеха будет
принята за входной сигнал. Поэтому нужно либо на время передачи отключать
приемник UART (через управляющий регистр), либо подтягивать RX к единице. У
некоторых микроконтроллеров это можно сделать программно - активировать
встроенные подтяжки портов.
Контроллер
п/п RS-485
RO
DI
А
RE
В
DE
Примечание: у микроконтроллера AT90S8535 (AVR Atmel) есть глючок - при
отключенном UART он все равно принимает, и после включения на прием первый
принятый байт может быть испорчен. Так что активировать подтяжку RX ему нужно
обязательно.
"Горячее" подключение
к линии связи
Насколько я знаю, спецификацией RS-485 не предусмотрено "горячее"
подключение - включение новых приемопередатчиков в линию связи во время работы
системы. Тем не менее, подобную операцию система переносит практически безболез-
ненно, если учесть один нюанс. Это важно, когда питание на устройство
подается в момент подключения, например, когда плата в виде кассеты вставляется в
разъем. Дело в том, что во время любого сброса: по включению питания, по
сигналу на входе "Reset", по срабатыванию сторожевого таймера - контроллеру
требуется время на инищхализацию, которое может составлять до нескольких
десятков миллисекунд. Пока контроллер находится в состоянии сброса, он
принудительно настраивает все порты на вход. Получается ситуация, при которой
питание на микросхему приемопередатчика RS-485 уже подано, но входы разрешения
приемника RE и передатчика DE "висят в воздухе". В результате,
приемопередатчик может по помехе открыться на передачу и все время, пока микроконтроллер в
отключке, пускать в работающую линию мусор. Избежать этого легко - достаточно
через резистор в несколько килоом подтянуть вход разрешения приемника RE к
нулю. Этим приемопередатчик сразу по включении питания настраивается на прием
и не лезет на линию.
Контроллер
п/п RS-485
RO
DI
А
В
RE
DE
Рекомендации
по организации
протокола связи
На физическом уровне линия связи готова к работе, однако, нужен еще и
протокол - договоренность между устройствами системы о формате посылок.
По природе интерфейса RS-485 устройства не могут передавать одновременно -
будет конфликт передатчиков. Следовательно, требуется распределить между
устройствами право на передачу. Отсюда основное деление: централизованный (одно-
мастерный) обмен и децентрализованный (многомастерный).
В централизованной сети одно устройство всегда ведущее (мастер). Оно
генерирует запросы и команды остальным (ведомым) устройствам. Ведомые устройства
могут передавать только по команде ведущего. Как правило, обмен между
ведомыми идет только через ведущего, хотя для ускорения обмена можно организовать
передачу данных от одного ведомого к другому по команде ведущего.
В децентрализованной сети роль ведущего может передаваться от устройству к
устройству либо по некоторому алгоритму очередности, либо по команде текущего
ведущего к следующему (передача маркера ведущего). При этом ведомое
устройство может, в своем ответе ведущему, передать запрос на переход в режим
ведущего и ожидать разрешения или запрета.
Последовательный канал по меркам контроллера - штука медленная. На скорости
9600 бод передача одного символа занимает больше миллисекунды. Поэтому, когда
контроллер плотно загружен вычислениями и не должен их останавливать на время
обмена по UART, нужно использовать прерывания по завершению приема и передачи
символа. Можно выделить место в памяти для формирования посылки на передачу и
сохранения принятой посылки (буфер посылки), а также указатели на позицию
текущего символа. Прерывания по завершению приема или передачи символа вызывают
соответствующие подпрограммы, которые передают или сохраняют очередной символ
со сдвигом указателя и проверкой признака конца сообщения, после чего
возвращают управление основной программе до следующего прерывания. По завершению
отправки или приема всей посылки либо формируется пользовательский флаг,
отрабатываемый в основном цикле программы, либо сразу вызывается подпрограмма
обработки сообщения.
В общем случае посылка по последовательному каналу состоит из управляющих
байтов (синхронизация посылки, адресов отправителя и получателя, контрольной
суммы и пр.) и собственно байтов данных.
Протоколов существует множество и можно придумать еще больше, но лучше
пользоваться наиболее употребительными из них. Одним из стандартных
протоколов последовательной передачи является MODBUS, его поддержку обеспечивают
многие производители промышленных контроллеров. Но если Вам нужно буквально
"два байта переслать" или просто освоить методы связи и не хочется из-за
этого изучать систему команд Модбаса и писать для него драйвер, предлагаю
варианты относительно простых протоколов. (И все-таки в дальнейшем стоит
ориентироваться именно на MODBUS.)
Основная задача в организации протокола - заставить все устройства
различать управляющие байты и байты данных. К примеру, ведомое устройство, получая
по линии поток байтов, должно понимать, где начало посылки, где конец и кому
она адресована.
Часто встречаются протоколы на основе ASCII-кода. Управляющие символы и
данные передаются в виде обыкновенных ASCII символов. Посылка может выглядеть
так:
В HEX виде: ЗАЬ 31h 32h 52h 53h 34h 38h 35h ODh
В ASCII виде: ":" "1" "2" "R" "S" "4" "8" "5" /ПС/
В начале управляющий символ начала посылки ":", следующие две цифры - адрес
получателя (12), затем символы данных (RS485) и в конце - управляющий символ
конца посылки ODh (перевод строки). Все устройства на линии, приняв символ
":", начинают записывать в память посылку до символа конца строки ODh. Затем
сравнивают адрес из посылки со своим адресом. Устройство с совпавшим адресом
обрабатывает данные посылки, остальные - игнорируют посылку. Данные могут
содержать любые символы, кроме управляющих (":", ODh).
Преобразователь
интерфейса
Линия связи RS-485
Линия связи RS-232
Персональный
компьютер
Периферийное
устройство 1
Периферийное
устройство 2
Периферийное
устройство N
Достоинство этого протокола в удобстве отладки системы и простоте
синхронизации посылок. Можно через преобразователь RS485-RS232 подключить линию к
СОМ-порту компьютера и в любой терминалке увидеть всю проходящую информацию
"на человеческом языке". Недостатки - относительно большой размер посылки при
передаче большого количества двоичной информации, ведь на передачу каждого
байта нужно два ASCII символа (7Fh - "7", "F"). Кроме того, надо
преобразовывать данные из двоичного вида в ASCII и обратно.
_£__ Можно организовать протокол с непосредственной передачей двоичных
данных. При этом управляющие символы и байты данных различаются с помощью
настройки дополнительного девятого бита в UART. Для управляющих символов этот
бит устанавливается в "1". Первым в посылке передается управляющий символ с
единичным девятым битом - остальные его "нормальные" биты могут содержать
адрес устройства-получателя, признак начала/конца посылки и что-нибудь еще.
Затем передаются байты данных с нулевым девятым битом. Все принимающие
устройства узнают по девятому биту управляющий символ и по содержанию его остальных
битов определяют, кому адресованы последующие данные. Адресуемое устройство
принимает данные, а все остальные игнорируют их до следующего управляющего
символа.
UART некоторых контроллеров, например С167 (Infineon) может в особом режиме
(wakeup) автоматически распознавать в полученном байте девятый бит и
генерировать прерывание при получении только управляющего символа. Адресуемое
устройство при этом нужно переключить в режим обычного приема до следующего
управляющего символа. Это позволяет остальным устройствам сэкономить время на
обработке прерываний при получении байтов данных, адресованных не им.
Если требуется сопряжение системы и компьютера с Windows, такой протокол
лучше не применять, так как у Windows могут быть проблемы с распознанием
девятого бита в UART.
_£__ Протокол может быть "чисто" двоичным, то есть без выделения специальных
управляющих символов. Синхронизация посылок в этом случае может
осуществляться за счет отслеживания паузы между принятыми байтами. Принимающее устройство
отсчитывает время с момента последнего приема байта до следующего, и если эта
пауза оказывается больше какой-то величины (например, 1.5 - 3.5 байта),
делается вывод о потере предыдущей посылки и начале новой. Даже если предыдущая
посылка была незакончена - приемный буфер сбрасывается. Можно также
синхронизировать посылки по уникальной стартовой последовательности байтов (по
аналогии со стартовым символом в ASCII протоколе). В таких протоколах надо
принимать особые меры для защиты от приема ложной посылки, начатой из-за помехи.
Программные методы
борьбы со сбоями
Для повышения надежности связи обязательно нужно предусмотреть программные
методы борьбы со сбоями. Их можно условно разделить на две группы: защита от
рассинхронизации и контроль достоверности.
____ Защита от рассинхронизации. Несмотря на защитное смещение, сильная
помеха может пробиться в линию без активных передатчиков и нарушить правильную
последовательность приема посылок. Тогда возникает необходимость первой же
нормальной посылкой вразумить принимающие устройства и не дать им принять
помеху за посылку. Делается это с помощью синхронизации кадров (активная пауза)
и синхронизации посылок (преамбула).
Защита от рассзднхронизации кадров. Обязательная мера! Все последующие меры
синхронизации посылок имеют смысл только совместно с этой. Помеха ложным
старт-битом может сбить правильный прием кадров последующей посылки. Чтобы
вернуться к верной последовательности, нужно сделать паузу между включением
приемопередатчика на передачу и посылкой данных. Все это время передатчик
удерживает в линии высокий уровень, через который помехе трудно пробиться
(активная пауза). Паузы длительностью в 1 кадр на данной скорости связи (10-
11 бит) будет достаточно для того, чтобы любое устройство, принимавшее помехи
приняло стоп-бит. Тогда следующий кадр будет приниматься с нормального старт-
бита .
Уровень ; у
смещения ! ^
V//////////////////A ///////////////////А
Передатчик в паузе
■■■■
V 1
-п- _ Г Ложный кадр ! г>
Ложный ! с \ Засчитан
старт-6ит стоп-бит
I
Верный
старт-6ит
Того же эффекта можно добиться передачей символа FFh перед первым байтом
посылки, так как кроме старт-бита, все его биты - "1". (Если старт-бит
символа FFh попадет на стоп-бит ложного кадра, будет просто засчитана ошибка
кадра) .
Защита от рассинхронизации посылок. Применяется совместно с предыдущей
защитой! Особо подлая помеха может замаскироваться под управляющий символ и
сбить принимаемую затем посылку. Кроме того, предыдущая посылка может быть
прервана. Из-за этого крайне желательно в подпрограмме приема и сохранения
данных предусмотреть меры по опознанию настоящего начала посылки и сбросу
приемного буфера посылки (области памяти, куда сохраняются принимаемые
байты) . Для этого служит преамбула - предварительный признак начала посылки.
Стартовый символ. В ASCII протоколе роль преамбулы играет специальный
управляющий символ начала посылки. По каждому приему такого символа нужно
сбрасывать буфер: обнулять число принятых байт, перемещать указатель на
начало буфера и т.п. То же самое нужно делать при переполнении буфера. Это
позволит настоящему управляющему символу сбросить предыдущую "посылку", начатую
ложным символом.
Пример. Последний управляющий символ ":" сбросит предыдущую ложную посылку:
: ) : 1 2 R S 4 8 5 /ПС/
Стартовая пауза. В двоичном протоколе, где не предусмотрен уникальный
управляющий символ, и синхронизация посылок идет по заданной паузе между
байтами , достаточно увеличить активную паузу, описанную в синхронизации кадров,
до длительности паузы между байтами, по которой начинается прием новой
посылки. То есть, между включением приемопередатчика на передачу и отправкой
первых байтов посылки нужно сделать паузу длительностью в 1.5 - 3.5 кадра UART.
При активном передатчике во время такой преамбулы помехе трудно будет
прорваться к приемникам, они зафиксируют нужную паузу, сбросят буфер посылки и
настроятся на прием новой посылки. Этот метод применяется, в частности, для
протокола MODBUS RTU.
Стартовая последовательность. Если в двоичном протоколе синхронизация осу-
ществляется лишь по корректному началу посылки, то отфильтровать ложную
посылку можно только по логике ее структуры. Преамбула в данном случае -
некоторая стартовая последовательность символов, которая не может встретиться в
данных посылки, и которую вряд ли сформирует помеха. Преамбула отсылается
перед основной посылкой. Принимающее устройство отслеживает в поступающих
данных эту стартовую последовательность. Где бы она не состоялась, принимающее
устройство сбрасывает буфер посылки и начинает принимать новую.
Вариант 1. Посылка начинает заново приниматься после приема "до!" (вместо
символов могут быть любые 8-битные данные):
: - Ь go!12RS485
Вариант 2. Посылка начинает заново приниматься после приема не менее трех
"Е" подряд и стартового байта ":" (вместо символов могут быть любые 8-битные
данные):
>:-Е EEE:12RS485
Даже если до стартовой последовательности было два таких символа подряд,
посылка начнет сохраняться только за последовательностью из не менее чем трех
подряд (лишние игнорируются) и стартового символа. Если вместо "Е"
использовать байт FFh - можно совместить синхронизацию кадров и посылок. Для этого
посылаются четыре FFh, а принимающее устройство ожидает не менее трех, с
учетом того, что первый байт FFh может уйти на синхронизацию кадров.
_£__ Контроль достоверности. Особо сильная помеха может вклиниться в
посылку, исказить управляющие символы или данные в ней, а то и вовсе уничтожить
ее. Кроме того, одно из подключенных к линии устройств (абонент) может выйти
из строя и перестать отвечать на запросы. На случай такой беды существуют
контрольная сумма, тайм-ауты и квитирование.
Контрольная сумма - в общем случае 1-2 байта кода, полученного некоторым
преобразованием из данных посылки. Самое простое - "исключающее или" всем
байтам данных. Контрольная сумма рассчитывается и включается в посылку перед
отправкой. Принимающее устройство производит ту же операцию над принятыми
данными и сверяет рассчитанную контрольную сумму с полученной. Если посылка
была повреждена, то, скорее всего, они не совпадут. В случае применения ASCII
протокола - код контрольной суммы также передается ASCII-символами.
Тайм-аут - максимальное время ожидания ответа от запрашиваемого устройства.
Если посылка была повреждена или запрашиваемое устройство вышло из строя, то
ведущее устройство не повиснет в ожидании ответа, а по истечении
определенного времени признает наличие сбоя. После чего можно еще пару раз повторить
запрос и, если сбой повторяется, перейти на отработку аварийной ситуации. Тайм-
аут отсчитывается с момента завершения передачи запроса. Его длительность
должна с небольшим запасом превышать максимальное время ответной передачи
плюс время, необходимое на обработку запроса и формирование ответа. Ведомому
устройству тоже не помешает отработка тайм-аутов. Особенно в ситуациях, когда
отсутствие регулярного обновления данных или новых команд от ведущего
устройства критично для работы устройств системы. Самая простая реализация для
ведомого - сброс сторожевого таймера по приему посылки. Если по какой-либо
причине данные перестали поступать - устройство сбросится по переполнению
сторожевого таймера. После сброса устанавливается безопасный режим до приема
первой команды.
Квитирование - подтверждение доставки (квитанция). Когда важно, чтобы
ведомый обязательно получил данные или команду, возникает необходимость
проконтролировать получение им посылки. Ведущее устройство, отправив ведомому
данные, ждет ответа с подтверждением. Ведомое устройство, получив данные, в
случае их корректности посылает ответ, подтверждающий доставку. Если по
истечении тайм-аута ведущее устройство не получает подтверждение, делается вывод о
сбое в связи или в ведомом устройстве. Дальше обычные меры - повтор посылки.
Но тут есть нюанс: повреждена и не получена может быть сама квитанция.
Ведущее устройство, не получив квитанцию, повторяет посылку, и ведомое
отрабатывает ее повторно. Не всегда это существенно, но если перепосылалась команда
типа "увеличить параметр на 1" это может привести к незапланированному
двойному увеличению параметра. В таком случае надо предусмотреть что-нибудь типа
циклической нумерации посылок, чтобы ведомое устройство отличало повторные
посылки от новых и не отрабатывало их.
Защита устройств
от перенапряжений
в линии связи
Разность потенциалов между проводниками линии и между линией и "землей"
приемопередатчика, как правило, не должна выходить за пределы -7...+12 В.
Следовательно, может потребоваться защита от разности потенциалов между
"землями" и от перенапряжений из-за замыкания на высоковольтные цепи.
Разность потенциалов между "землями". При организации сети на основе
интерфейса RS-485 следует учитывать неявное присутствие третьего проводника
"земли". Ведь все приемопередатчики имеют питание и "землю". Если устройства
расположены недалеко от начального источника питания, то разность потенциалов
между "землями" устройств в сети невелика. Но если устройства находятся
далеко друг от друга и получают местное питание, то между их "землями" может
оказаться существенная разность потенциалов. Возможные последствия - выход из
строя приемопередатчика, а то и всего устройства. В таких случаях следует
применять гальваническую развязку или дренажный провод.
Гальваническая развязка линии и устройств осуществляется либо опторазвязкой
цифровых сигналов (RO, DI, RE, DE) с организацией изолированного питания
микросхем приемопередатчиков, либо применением приемопередатчиков со встроенной
гальванической развязкой сигналов и питания (например, МАХ1480). Тогда вместе
с дифференциальными проводниками прокладываются провод изолированной "земли"
(сигнальной "земли") и, возможно, провод изолированного питания линии.
Цепь
заземления 1
sb? 1
А
В
00 Ом
Битая пара
А
В
Дренажный провод
Цепь
заземления 2
'100 Ом.
Дренажный провод - провод, прокладываемый вместе с витой парой и
соединяющий "земли" удаленных устройств. Через этот провод уравниваются потенциалы
"земель". При включении устройства в линию дренажный провод следует
подсоединять первым, а при отключении - отсоединять последним. Для ограничения тока
через дренажный провод его заземляют в каждом устройстве через резистор в 100
Ом (0.5 Вт).
Замыкание на высоковольтные цепи. Если существует опасность попадания на
линию или одну из местных "земель" высокого напряжения, следует применять оп-
торазвязку или шунтирующие ограничители напряжения. А лучше и то и другое.
Напряжение пробоя опторазвязанного интерфейса составляет сотни и даже
тысячи вольт. Это хорошо защищает устройство от перенапряжения, общего для всех
проводников линии. Однако, при дифференциальных перенапряжениях, когда
высокий потенциал оказывается на одном из проводников, сам приемопередатчик будет
поврежден.
Для защиты от дифференциальных перенапряжений все проводники линии, включая
изолированный общий, шунтируются на локальные "земли" при помощи
ограничителей напряжения. Это могут быть варисторы, полупроводниковые ограничители
напряжения и газоразрядные приборы. Физический принцип их действия разный, но
суть одна - при напряжении выше порогового их сопротивление резко падает, и
они шунтируют линию. Газоразрядные приборы могут шунтировать очень большие
токи, но имеют высокий порог пробоя и низкое быстродействие, поэтому их лучше
применять по трехступенчатой схеме вместе с полупроводниковыми
ограничителями. Когда заземление линии невозможно, проводники линии шунтируют
ограничителями между собой. Но это защитит только от дифференциальных перенапряжений -
защиту от общего должна взять на себя опторазвязка.
Изолированное питание I ^
Плавкие
предохр.
Изолированная
(сигнальная) земля
Без заземления
Заземление
•7777
Защита ограничителями напряжения действенна при кратковременных
перенапряжениях. При длительных - токи короткого замыкания могут вывести ограничители
из строя, и устройства на линии окажутся без защиты. Для защиты от коротких
замыканий в линию можно последовательно включить плавкие предохранители.
Подробнее о защите от перенапряжений можно прочитать в руководстве В&В
Electronics "RS-422 and RS-485 Application Note" (англ.).
Дополнительные меры
защиты от помех
Диагностика. Если есть возможность выбора маршрута прокладки кабеля с
замером уровня помех - не стоит ей пренебрегать. Даже если программная коррекция
ошибок успешно справляется со сбоями, нужно сделать все, чтобы физически
снизить уровень помех в линии. Полезно предусмотреть в программе диагностический
режим, в котором накапливалась бы статистика сбоев, отрабатываемых
программной коррекцией (провал по контрольной сумме или тайм-ауту). Если сбоев
слишком много, желательно поработать над поиском и устранением их причины. Сниже-
ние скорости связи (бодрейта) во многих случаях повышает помехоустойчивость.
Не имеет смысла устанавливать скорость обмена больше, чем необходимо для
нормальной работы системы, если только не требуется запас на модификацию.
Прокладка кабеля. По возможности не следует проводить витую пару вдоль
силовых кабелей, тем более в общей оплетке, так как существует опасность
наводок от силовых токов через взаимную индуктивность. Силовое оборудование,
коммутирующее большие токи, также является источником помех. Сигнальные цепи
питания оптоизолированной линии лучше не использовать для питания чего-либо
еще, так как протекающие по сигнальной "земле" лишние токи могут вносить в
линию дополнительный шум. Некачественная витая пара с асимметричными
характеристиками проводников - еще один источник проблем. Чем меньше шаг витой пары
(чаще перевиты провода) - тем лучше. Даже если не применяется опторазвязанная
линия или дренаж, стоит сразу провести кабель с запасной витой парой - на
случай, если произойдет обрыв первой или все же понадобится провести
сигнальную землю.
Экранирование и заземление. В промышленных условиях, тяжелых в плане
электромагнитного шума, рекомендуется применять экранированный кабель с витой
парой. Экран, охватывающий проводники линии, защищает их от паразитных
емкостных связей и внешних магнитных полей. Экран следует заземлять только в одной
из крайних точек линии. Заземление в нескольких точках недопустимо: из-за
разности потенциалов местных "земель" по экрану могут протекать существенные
токи, которые будут создавать наводки на сигнальные проводники. Некоторые
разработчики рекомендуют для защиты от радиопомех дополнительно включать в
нескольких местах между экраном и заземлением специальные высокочастотные
конденсаторы емкостью 1...10 нФ.
Индуктивные фильтры. Если в линию все же попадают высокочастотные помехи,
их можно отсеять индуктивными фильтрами. Существуют специальные индуктивные
фильтры, предназначенные для подавления высокочастотных помех в линиях связи.
Они последовательно включаются в линию непосредственно у приемников.
Например, B82790-S**** фирмы Epcos, выполненный в виде четырехполюсника, через
который витая пара подсоединяется к приемнику.
А-
В-
Фильтр
Экран
1^
7777
Заземление
7777
■А
■в
Заключение
Я не претендую на полноту сведений о физических и программных тонкостях
связи по интерфейсу RS-485. Однако полагаю, что еще одно изложение темы,
немного по другому сформулированное, и к тому же дополненное личным опытом не
будет лишним для разработчиков, только начинающих разбираться в этой области.
Надеюсь, приведенная информация поможет Вам в организации беспроблемной и
надежной связи.
Полезные ссылки2
1. "Обрежьте жирок с RS-485"
Maxim's Application Note 386 (А184, март 2001 года), пер. И.Н. Бирюков,
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/power.htm (рус)
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/386 (англ)
2. "Правильная разводка сетей RS-485"
Maxim's Application Note 763 (январь 2001 года), пер. И.Н. Бирюков,
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs485/app.htm (рус)
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/763 (англ)
3. "Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты RS-422/RS-485"
Александр Локотков. Журнал "СТА" 3/97.
h t tp://www.cta.ru/pdf/1997-3/notel_1997_3.pdf
4. "Описание протокола MODBUS"
http://www.idom.ru/files/Schneider/lnfo/Networks/MODBUS/PI_MBus_300.Pdf
(англ)
http://www.idom.ru/files/Schneider/Info/Networks/MODBUS/Modbus_Rus.Doc
(рус)
5. "RS-422 and RS-485 Application Note"
B&B Electronics Mfg. Co. Inc (Rev. 1997)
http://www.bb-elec.com/bb-elec/literature/tech/485appnote.pdf (англ)
6. "Руководство по применению DMX512" (управление диммерами по RS-485)
Adam Bennette. Copyright © PLASA 1994. (Пер. AO "ДСЛ" 1995-97)
http://dsl.msk.ru/rus/around/dmx512/dmx512.htm
7. "Selecting and Using RS-232, RS-422, and RS-485 Serial Data Standards"
Maxim's Application Note 723
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/723
8. "Explanation of Maxim RS-485 Features"
Maxim's Application Note 367
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote number/367
2 Ссылки даны как в оригинале, без проверки.
Автоматизация
СОГЛАСОВАНИЕ СИГНАЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Сиджей Мэйси
При разработке систем управления на основе ПК особое внимание нужно
обращать на устройства согласования сигналов. В статье рассматриваются принципы
систем согласования, различные виды устройств и даются советы по выбору
прибора, общие для всех приложений.
Со временем механизмы становятся все более сложными, управление — это не
просто цифровой сигнал включения и неспешный анализ аналоговых сигналов. В
современных приложениях управления требуется регистрировать сигналы сложных
датчиков, например, акселерометров и очень быстро принимать решение.
Компьютер системы управления позволяет увеличить скорость вычислений, благодаря
мощи центрального процессора, и реализовать сложные программные алгоритмы с
обратной связью».
Все управляющие
системы одинаковы
Почти каждая система автоматизации - от сушилки для белья до 2-х
километрового ускорителя Tevatron в лаборатории Ферми в Женеве (Иллинойс, США),
основана на одной схеме. Это стандартный цикл управления: сначала сенсоры
собирают данные о системе, потом эта информация анализируется в программируемом
контроллере, и генерируются управляющие сигналы. Единственная связь
контроллера с внешним миром — шина данных, поэтому входящие сигналы необходимо
оцифровать : преобразовать в Слова, которые понимает шина. Это одна из задач плат
сбора данных.
Установка PC-станции на DIN-рейку упрощает монтаж сигнальных
проводов различных систем управления на базе PC и PLC/РАС
Но для платы сбора данных подойдет не каждый сигнал с выхода датчика. У
разных типов сенсоров сигналы совершенно разные. У термопар, например,
уровень сигнала не превышает нескольких милливольт, его нужно аккуратно передать
и выделить нелинейную функцию температуры. Резистивные датчики температуры
измеряют ту же самую величину, но им требуется стабилизированный управляемый
источник постоянного тока, зато напряжение на выходе может быть на два
порядка выше, чем у термопар. Термисторы — еще один тип резистивных датчиков, но
наклон температурной характеристики у них отрицательный. То есть падение
напряжения на термисторе с увеличением температуры уменьшается.
Все эти самые разные сигналы нужно согласовать с входом платы сбора данных
это задача модулей согласования. Для преобразования каждого сигнала требуется
свой, один из множества, прибор согласования. При создании системы сначала
выбирается подходящий к измерениям сенсор, потом — устройство согласования.
На последней стадии требуется еще один прибор преобразования выходных
сигналов шины в аналоговый сигнал нужной величины и силы тока.
Типичная архитектура
системы управления
Разница между компьютеризованными системами управления и более традиционной
технологией на основе программируемых контроллеров логики и автоматизации
состоит в основном в компоновке. Как отметил Вильям Болтон (William Bolton) на
странице 3 своей книги «Программируемые контроллеры автоматизации» [1]: «ПКА
— это разновидность микропроцессорного контроллера с программируемой памятью,
предназначенная для управления механизмами и процессами, для инструкций и
различных функций: логических, упорядочения, тактирования, подсчета и
арифметических операций». С другой стороны, персональные компьютеры — это цифровые
вычислительные устройства общего назначения, которые можно приспособить к
различным задачам.
оборздорвя ив
система а на лоюв ы й ил к
ниати цифровой Сигнал
Прибор
сбора данных
цифровые
-сигналы
ПО шины
Контрольны-в
точки
нжрогроцвссоря
(номроллвр)
управления
управляющая
электроника
цифровые
7
СиГиаЛЫ ПО ШИИй
Устройства обработки сигналов — это интерфейс между множеством
датчиков и приборами сбора данных, которые оцифровывают сигнал и
передают его по шине контроллеру.
Одна из задач производителей ПЛК и ПКА — выбрать программные и аппаратные
компоненты, чтобы прибор наилучшим образом выполнил свою функцию в
управляющей системе. Как подчеркивает Нельсон, когда инженер систем управления
выбирает в качестве основного вычислительного устройства системы персональный
компьютер, этот выбор ему приходится делать самостоятельно.
У второго подхода есть отличия, которые в разных ситуациях могут стать как
преимуществами, так и недостатками. Одно из неотъемлемых преимуществ —
огромная гибкость в настройке системы под требования конкретного приложения.
Основы
обработки
сигналов
К обработке сигналов относится усиление слабых, настройка сильных или
небезопасных, фильтрация шума, изолирование сигналов высокого напряжения,
обеспечение возбуждения пассивных передатчиков и замыкание цепей в мостовых
схемах .
Общая структура
прибора обработки
сигнала
В состав устройства согласования сигнала входят модули изоляции,
усиления, фильтрации и возбуждения, необходимые тому типу
датчиков , для которого он предназначен.
Преимущественно (но не всегда) под обработкой понимают преобразование
аналоговых сигналов с помощью аналоговой электроники. Три основные
характеристики сигнала — амплитуда, частота и фаза. Цель обработки — изменить эти
параметры, а, следовательно, и выходной сигнал датчика, чтобы его можно было
оцифровать с помощью АЦП на первой стадии системы сбора данных.
Амплитуда — это характеристика величины сигнала. Если это напряжение или
ток, то амплитуда равна максимальному значению напряжения или тока
соответственно . Для постоянного тока амплитуда сигнала — это просто значение силы тока
и напряжения. В этом случае аналоговая электроника обработки сигнала может
усилить ее величину или ограничить динамическим диапазоном.
Частота тесно связана с таким понятием, как ширина полосы. Сигналы редко
являются монохроматическими. Даже у частотно-модулированных сигналов, когда
интересующее значение определяется сдвигом частоты сигнала, ширина полосы
достаточно заметна. Также и у постоянного тока (нулевой частоты) есть
компоненты с разными частотами, которые отражают вариации параметра во времени.
Частотные характеристики сигнала изменяются с помощью фильтров.
Управляющие приложения, в которых интересна фаза сигнала, обычно связаны со
сравнением двух действий в разных частях системы. При взаимодействии фазовых
сдвигов, возникших в разных частях системы обработки сигнала, возникают
колебания и другие динамические явления.
Однако не стоит забывать и о таких понятиях, как согласование импедансов,
нулевой уровень и потенциал Земли.
Не стоит рисковать и подавать напрямую сигнал с датчика в плату сбора
данных. В этих линиях всегда может возникнуть высокое напряжение, на производст-
ве оно может доходить до 400 В, необходима изоляция входных сигналов, защита
от импульсных помех и защитная фильтрация входного напряжения в модулях
обработки сигнала.
В настоящее время доступны единые системы, включающие в себя
обработку, регистрацию сигнала и другие функции. Эти системы
предназначены для работы в режиме реального времени. Информация
предоставления Keithley Instruments
Еще одна серьезная проблема, которую может решить обработка сигналов — это
предотвращение паразитных контуров с заземлением, изоляция сигнала полностью
разрывает эти контуры.
Необходимо обратить внимание на линейность. Изменение параметров
электрического сигнала датчиками основано на различных физических явлениях, например,
изменении сопротивления проводов при их растяжении в датчиках нагрузки.
Обычно эти явления линейны только в первом приближении. При современном уровне
контрольных приложений этой точности недостаточно. В большинстве случаев
требуется коррекция нелинейностей второго, а иногда и третьего порядка.
При линеаризации в устройстве обработки сигнала вы освобождаете
вычислительные мощности компьютера от необходимости вести математические расчеты,
такие как разложение в ряд Тейлора, или преобразование по таблице
соответствия .
Преобразование единиц измерения очень важно — в управляющем приложении
удобно работать с температурой, давлением или скоростью потока, а не с
милливольтами. Как будет лучше: переводить в уме милливольты в градусы Цельсия или
это должна делать система?
Фильтры также очень важны — у многих сигналов есть частотные компоненты,
которые вас не интересуют. Например, сигнал датчиков зазора может включать
вибрации.
Итак, у подсистемы обработки сигналов должны быть следующие составляющие:
• Электрическая изоляция — обычно оптоэлектронная, преобразующая
напряжение в световые сигналы и обратно. Она разрывает контуры, замкнутые на
землю и ограничивает напряжение.
• Один или несколько усилителей, чтобы масштабировать (и линеаризовать)
сигнал, согласовать импедансы, уровень нуля и потенциалы заземления.
• Один или несколько фильтров для управления спектральными
характеристиками .
• Источники возбуждения, если они необходимы.
Современные методы интеграции полупроводниковых приборов делают
возможным производство компактных модулей обработки сигнала,
которые устанавливаются на системную плату и позволяют
подключиться кабелем к плате сбора данных. Информация предоставлена:
Dataforth.
Конструкция
Сейчас приборы обработки данных могут быть как отдельным устройством, так и
составляющей частью прибора сбора данных. В зависимости от приложения
предпочтительна либо та, либо другая конструкция. Предварительное устройство об-
работки сигнала с последующим мультиплексированием сотни сигналов в одно
устройство сбора данных может сэкономить вам огромные средства, но ограничит
скорость работы приложения по сравнению с многоканальной системой сбора
данных .
Удобно с помощью карты PCI получить доступ к сети Profibus, а,
следовательно , и к любой подсистеме ввода/вывода.
Для защиты многие системы с промышленными ПК располагаются в корпусе NEMA
или аналогичном. Устройства обработки сигналов монтируются на контактных
рельсах DIN в эти корпуса».
Монтировка на контактных рельсах по стандарту DIN сначала появилась в
Европе, но быстро завоевала популярность и в США. Рельсы можно разместить как на
плоских панелях, так и на стенах. Корпус модулей сделан из
высокотемпературного пластика и имеет специальный выступ для крепления на рельсе. Провода от
датчиков и от компьютерной платы ввода/вывода подключаются напрямую к модулю.
Прокладка проводов — это, наверное, самый сложный этап в установке рельса.
Также часто встречается форм-фактор приборов обработки сигнала, который
называют «съемным для панелей» модулем. Он представляет собой жесткий
пластиковый блок 2,5x2,5 сантиметра и толщиной 1,3 сантиметра. На нижней поверхности
расположены контакты, соответствующие интерфейсным разъемам платы. Обычно у
них 2, 4, 8 или 16 каналов. Печатные проводники на плате соединяют модуль с
разъемом. Для сбора данных необходимо подключить кабель к разъемам панели и
платы сбора данных, которая устанавливается в ПК.
Еще один надежный форм-фактор приборов предназначен для шасси или крейтов.
В шасси есть не только разъемы, связывающие сменные модули с компьютером, но
и охлаждение и питание. Различные промышленные стандарты, например, VXI,
CompactPCI, PXI расширяют возможности архитектуры шины ПК и позволяют
добавлять различные модули приборов. Сокращение XI в стандарте означает, что он
основан на одной из шин ПК, но обладает дополнительными возможностями,
например , линиями триггеров, которые обеспечивают дополнительную функциональность
измерительных систем. VXI, например, это расширенная версия шины VME, a PXI —
шины PCI.
Устройства обработки сигнал размещаются там одно за другим. Если это не
отдельный модуль, их можно назвать «слоями». Это печатные платы почти без
лицевой панели, возможно с индикатором питания и несколькими контрольными
разъемами» .
Обычно у модулей обработки сигналов есть разъемы для заглушек на кабели,
позволяющие не вынимать модуль из шасси.
В настоящее время есть две разновидности PXI. Также есть USB, FireWire и,
теперь еще и LXI — расширение Ethernet для управления приборами и сбора
данных. LXI отличается от Ethernet небольшим количеством дополнительных функций,
предназначенных для тактирования и других функций, касающихся
программирования устройств управления и тестирования».
Как ни удивительно старый стандарт КОП (Канал общего пользования, GPIB) до
сих пор используется для связи до 90% продаваемых приборов. КОП, он же GPIB и
IEEE-488, изначально был разработан в конце 1960-х фирмой Hewlett Packard и
назывался HPIB. В 1975 году он был стандартизирован Институтом инженеров по
электротехнике и электронике IEEE и стал международным.
В области связи с приборами он преобладает, но в управлении он занимает не
более 5 или 10%.
Делаем выбор
Выбор системы согласования сигналов для управляющей системы на базе ПК
начинается с датчиков.
Разработчик систем управления должен знать, с какими типами сигналов ему
придется работать до начала планирования системы. Получив первое
представление о числе и типах аналоговых и цифровых каналов, он может выбрать
устройства обработки сигналов, которые сделают процесс измерения простым и
безопасным.
Для каждого датчика нужно свое устройство обработки сигнала, его
характеристики определяются датчиком. Есть модули для термопар различных типов,
датчиков нагрузки и любых других сенсоров в любом форм-факторе.
Форм-фактор может быть произвольным, но иногда выбор определенного типа
очевиден. Если часть ваших приборов, взаимодействующих с платами ПК,
расположена на DIN рельсе, имеет смысл расположить устройство обработки сигнала там
же. При работе в сети Profibus, тип подключения прибора обработки сигнала
также очевиден. Выбор форм-фактора в основном определяется способом передачи
данных в плату ПК.
Мощное излучение Большого адронного коллайдера, который построило ЦЕРН на
границе Франции и Швейцарии, поджарит любую электронику, недостаточно
удаленную от пучка и выбор форм-факторов остается не большой. Разработчику
управляющих систем в ЦЕРН, Алессандро Маси (Alessandro Masi) пришлось тянуть 800
метровые кабели к приборам обработки сигналов в шасси PXI.
Автоматизация
ПРИНЦИПЫ ЭЛЕКТРОСОВМЕСТИМОСТИ ПРИБОРОВ
А. Гарманов
Введение
Эта статья написана в помощь пользователю, имеющему нелёгкий опыт
подключения измерительных приборов на основе АЦП, ЦАП и прочих устройств к источникам
сигналов и нагрузкам. «Как подключать? Что и где заземлять? Как подключать
экран? В случае возникновении помехи как её побороть?» - вот типичные
вопросы, с которыми сталкивается системный интегратор, пытающийся электрически
соединить «ежа с ужом», и при этом добиться, чтобы параметры получившейся
измерительной системы соответствовали ожидаемым.
В данной статье предлагается классификация типов источников сигнала и
аналоговых входов, а затем рассматриваются различные аспекты их
электросовместимости . Необходимо заметить, что любая классификация всегда огрубляет детали,
которые существуют в реальности. Например, не всегда однозначно удаётся
классифицировать вход реального прибора, если он имеет смешанные признаки типов,
обозначенных в классификации.
Автор намеренно отступает от наукообразной формы изложения вопросов
электросовместимости, акцентируя внимание читателей на вопросах, с которыми часто
на практике сталкиваются системные интеграторы.
Часть 1. Типы источников сигналов.
Общие сведения
Первоначально при выборе измерительных устройств системному интегратору
требуется учитывать общие сведения о принципиальной совместимости стыкуемых
устройств, т. е. перед тем, как соединить их между собой, необходимо ответить
на вопрос: совместимы ли они в принципе? Для того, чтобы понимать друг друга,
чётко определим основные термины, которыми будем в дальнейшем оперировать.
Источник сигнала - это часто употребляемое определение обозначает тот
объект , от которого поступает сигнал на вход подключаемого прибора. Под
источником сигнала будем понимать выход датчика или выход прибора вместе с
соединительным кабелем, если такой используется.
Сигнальная цепь - это замкнутая электрическая цепь полезного, то есть
информационного сигнала, между источником и приёмником, по которой протекает
ток.
Общий провод - это провод условно нулевого опорного потенциала, соединяющий
источник и приёмник сигнала. Общий провод позволяет выровнять потенциалы
аналоговых земель выходных узлов источника с входными узлами приёмника сигнала.
Термин условно нулевой потенциал употреблён в том смысле, что общий провод в
ряде случаев может быть не заземлён и иметь потенциал относительно земли.
Заземление - это соединение соответствующих цепей (штатных клемм
заземления) приборов с шиной заземления, имеющей непосредственный контакт с землёй.
Такое заземление иногда называют защитным. В больших системах, состоящих из
разнородных приборов, существует проблема взаимовлияния устройств по цепи
заземления, приводящая к сбоям и помехам. Исходя из опыта борьбы с этим
явлением, появился термин сигнальное заземление. В настоящей статье под заземлением
всегда будет подразумеваться именно сигнальное заземление, обозначаемое
символом, показанным на рис. 1.
Попросту говоря, это «чистая» ветка основной цепи системы, по
которой не текут токи заземления мощных устройств (силовое
оборудование, станки, мощные импульсные устройства и т.п.), а
протекают токи заземления относительно чувствительных сигнальных
устройств. Сам термин сигнальное заземление возник потому, что в
— сложных системах соединение без разбора всех точек заземления
— разнородных приборов приводит к проблеме их совместимости, и
возникает необходимость выделения отдельной «чистой ветки»
заземления. В особо сложных системах возможно выделение нескольких
п , ,~ веток сигнального заземления с определённой иерархией. Этот во-
Рис. I. Символ ^ ^ „
си'нашшю прос будет подробно рассмотрен во второй части статьи.
заземления
Ток заземления (Ig) - это ток, текущий по цепи заземления
прибора, иногда его называют уравновешивающим током заземления, поскольку он
выравнивает разность потенциалов заземляемых точек. Обычно ток Ig носит сложный
переменный характер, обусловленный утечками тока от внутренних источников
сигнала, поэтому направление тока заземления на рис. 2 показано условно.
Как правило, внутренние утечки устройств носят активно-ёмкостной характер,
а спектр земельного тока (Ig) широкополосный: энергия гармоник достаточно вы-
сока даже в мегагерцовой области частот. Это прежде всего относится к
устройствам, имеющим импульсный источник питания, и в меньшей степени к устройствам
с линейным источником питания.
Местное заземление - такая цепь может являться цепью
сигнального заземления для системы, имеющей
значительную ёмкость относительно земли и окружающих цепей. Для
обозначения цифровой и аналоговой земель на схемах или
в таблицах обычно применяют следующие мнемонические
сокращения :
• GND (DGND, GNDD) - цифровая земля;
• AGND (GNDA) - аналоговая земля.
Рис. 2. Ток зазешения
Обозначения контактов разъёма GND (DGND, GNDD) и AGND
(GNDA) (в скобках указаны альтернативные названия)
говорят только о том, что провод цепи GND, соединённый с
соответствующим контактом разъёма, исходит непосредственно из точки
подключения внутреннего общего провода цифровых и импульсных узлов устройства, а
провод цепи AGND исходит из общего провода аналоговых узлов.
Внимание!
Сами по себе обозначения GND, AGND не определяют места их подключения. Для
выяснения этого вопроса необходимо знать тип входа устройства, к которому
относится данная цепь GND или AGND, либо тип выхода. Типы входов и выходов
будут описаны во второй части статьи.
На рис. 3 показаны типичные обозначения цепей
аналоговой и цифровой земли.
Большинство проблем помехозащищённости
возникает именно в аналоговых цепях. Цифровые
интерфейсные сигналы (TTL и другой «стандартной
логики») являются частным случаем аналоговых
однофазных входов-выходов напряжения, поэтому в
большинстве примеров в данной статье использу-
Рис. 3. Символы аналоговой и цифровой ется аналоговый интерфейс с аналоговой землёй
земель (AGND) . Те же самые принципы можно применять и
для цифрового интерфейса. Например, цифровой интерфейс токовая петля
соответствует типу соединения однофазных однополярных токовых входов/выходов. Любой
цифровой интерфейс - это частный случай аналогового. Особый случай, когда на
разъём прибора одновременно выведены цепи аналоговой и цифровой земель. Такое
бывает, как правило, в многофункциональных приборах, имеющих цифровой
интерфейс управления и аналоговый измерительный интерфейс. Подобный случай будет
рассмотрен подробно в последней части статьи.
AGND GND
41
Классификация типов
источников сигналов
по характеру
внутреннего
сопротивления
По характеру внутреннего сопротивления источники сигналов условно можно
разделить на следующие большие группы: источники напряжения, тока и заряда.
Рис. 4. Символ
источника
напряжения
К источникам напряжения (рис. 4) относится любой выход
прибора, имеющий относительно небольшое внутреннее
сопротивление в рабочей полосе частот, близкое к активному.
Информационная составляющая источника напряжения передаётся в
нагрузку при условии, что сопротивление нагрузки больше
внутреннего сопротивления источника. Например, источником
напряжения можно считать низкоомный (до сотен Ом) выход любого
прибора, подключенного посредством короткого кабеля. Чем
длиннее кабель, тем более реактивным становится
эквивалентный выходной импеданс источника напряжения, тем большее
влияние на сигнальную цепь оказывают импульсные сквозные
токи и ёмкостные наводки. Также к источникам напряжения
относят согласованную длинную линию, например, радиочастотный
кабель. Согласование производится низкоомными резисторами.
Выход такого источника можно назвать качественным источником напряжения,
поскольку для сигнальной цепи, благодаря согласованности длинной линии,
соблюдается энергетическая оптимальность при передаче.
Основными параметрами источника напряжения являются:
• диапазон выходных напряжений;
• внутреннее сопротивление;
• максимальный выходной ток;
• полярность;
• максимальная ёмкостная нагрузка.
Классическим источником тока (рис. 5) можно считать высо-
коомный генератор тока, внутреннее сопротивление которого
Рис. 5. Символ больше сопротивления нагрузки в рабочей полосе частот сигна-
источника тока ла.
Основными параметрами источника тока являются:
• диапазон выходного тока;
• полярность;
• запас по напряжению (максимальное напряжение, которое может выдать
источник при максимальном сопротивлении нагрузки);
• внутреннее сопротивление.
Типичным источником заряда (рис. 6) является пьезодатчик, имеющий ёмкостной
характер внутреннего импеданса. В подавляющем большинстве приложений
постоянная составляющая заряда не представляет интереса, поэтому
будем рассматривать этот источник, как источник переменного
заряда.
Перечислим параметры электросовместимости источника
заряда:
• диапазон выходного заряда;
• суммарная ёмкость источника заряда и ёмкости кабеля (у
пьезодатчика от суммарной ёмкости заряд не зависит, тем не
менее, в параметрах усилителя заряда нередко оговаривается
максимальная ёмкость источника заряда);
Рис. 6. Символ • рабочий диапазон частот;
источника заряда • сопротивление изоляции кабеля и датчика;
• качество экранирования источника заряда - это прежде
всего качество проводящей поверхности экрана (малейший просвет экранирующей
поверхности - это паразитная ёмкость относительно внешней среды, через
которую в сигнальную цепь инжектируется паразитный переменный заряд.
Источник с переменным во времени выходным сопротивлением - это источник
сигнала, содержащий коммутатор (ключ), переключающий какие-либо цепи с током.
Например, это могут быть различные схемы включения в токовую цепь датчиков на
основе контактных пар, а также на основе релейных, опторелейных,
транзисторно-ключевых элементов. Цифровые логические выходы с «третьим состоянием»
также можно отнести к этому типу. Анализ характеристик электросовместимости
таких источников сигналов следует производить для каждого состояния коммутации
в отдельности. Причём в одном состоянии источник может иметь, к примеру,
признаки источника напряжения, а в другом - источника тока.
Классификация источников
по наличию заземления
Заземлённый источник - это источник, гальванически связанный с землёй.
Если для однофазного источника (рис. 7) заземлённой оказывается точка
сигнальной цепи, то для дифференциального (рис. 8) - электрически симметричная
относительно фазовых проводов общая точка, связанная общим проводом
источника . Как правило, заземлённым бывает источник заряда; источники напряжения и
тока бывают либо заземлёнными, либо изолированными.
выход фаза X
выход фаза Y
~~~~~ 1 общий провод
Рис. 7. Однофазный зазешённый Рис. 8. Дифференциальный
источник сигнала зазешённый источник сигнаю
Типичный случай заземлённого источника - выход массивного прибора,
например, генератора, общий провод которого соединён с незаземлённым корпусом.
Такой источник сигнала можно считать заземлённым (в смысле сигнального
заземления, а не защитного).
В отличие от заземлённого источника изолированный (незаземлённый) источник
не связан с землёй. Примеры: термопара, изолированная обмотка трансформатора.
Примечательно, что однофазный изолированный источник, например, термопара, не
является дифференциальным, но при этом симметричен, поскольку обладает
свойством симметрии выходов по отношению к внешней среде, например, к паразитной
ёмкостной связи, относительно внешней гальваноразвязанной цепи, в частности,
к земле.
Классификация источников
по числу фаз
Дифференциальный (двухфазный) источник (рис.
противофазных источника сигнала.
9) всегда содержит в себе два
выход фаза X
выход фаза Y
общий провод
Всего у этого источника три выходных провода
- две симметричных фазы и один общий.
Дифференциальными могут быть не только выходы
напряжения, но и выходы тока, а также выходы заряда.
Информационная (дифференциальная,
противофазная) составляющая дифференциального выхода
всегда приложена между симметричными фазами, а по-
меховая (синфазная) составляющая оказывается
одинаково (синфазно) приложена к обоим выходам
фаз относительно общего провода.
Рис. 9. Дифференциальный источник
сигнала
Перечислим параметры
да, важные с позиции
дифференциального выхо-
электросовместимости с
внешними устройствами:
• диапазон дифференциальных и синфазных выходных напряжений;
• дифференциальное и синфазное внутреннее сопротивление (в рабочей полосе
частот и на высокой частоте).
Синфазная составляющая дифференциального выхода напряжения иногда содержит
постоянное напряжение смещения, вызванное схемотехникой самого прибора,
например, когда в нём используется внутренний однополярный источник питания. В
случае дифференциального выхода тока часто (но не всегда) сами источники тока
в каждой фазе тока являются однополярными и синфазная составляющая тока
(сумма токов обеих фаз) является величиной достаточно постоянной и далеко не
нулевой .
Пример дифференциального выхода заряда - это пьезодатчик, у которого пье-
зокристалл имеет два симметричных выхода фаз, а общим проводом является
сплошной токопроводящий экран вокруг датчика и его кабеля. Экран симметрично
образует ёмкость относительно проводов фаз и, таким образом, в образованной
системе из трёх ёмкостей заряд пьезокристалла имеет дифференциальную природу
по отношению к экрану.
К однофазным источникам сигнала (рис. 10) относится большинство простых
источников сигнала, имеющих два полюса, а попросту го-
выход 1
выход 2
Рис. 10. Однофазный источник
сигналы
воря, всего два выходных провода.
Дифференциальный с ложной второй фазой (ДЛВФ)
источник напряжения (рис. 11) - это однофазный
источник с внутренним сопротивлением Rsrc, который
дополнен эквивалентом второй фазы с нулевым выходным
напряжением. При этом выходное сопротивление ложной
фазы Rsrc + R1 обычно стремятся сделать равным
выходному сопротивлению истинной фазы для того, чтобы
достичь приблизительной симметрии выходного
импеданса фаз по отношению к общей аддитивной (синфазной)
помехе. Образование ложной второй фазы имеет смысл,
когда требуется наилучшим образом соединить однофаз-
ный источник напряжения с дифференциальным входом прибора, используя трёхпро-
водное подключение.
Принципиально ДЛВФ источник напряжения может быть заземлённым, но только в
точке, как показано на рис. 11.
выход фаза X
выход фаза Y
общий провод
Рис. / /. ДЛВФ — источник напряжения
По наличию
экранирующей
поверхности
Здесь подразумевается электростатический, а не электромагнитный экран.
Экран и экранированный источник сигнала (рис. 12) имеют сплошной внешний
токопроводящий контур, который называется
экранирующей цепью. Вообще, электростатический экран - это
токопроводящая оболочка любой системы. Источники
напряжения и тока встречаются как экранированные, так
и неэкранированные, в то время как источник заряда
всегда должен быть экранирован. Системный интегратор
должен точно знать:
• корпус - это то же самое, что экран?
• общий провод - это то же самое, что экран?
Поясним, что само понятие экран возникло из-за
того, что пользователю не хватило понятий «корпус» и
«общий провод» для того, чтобы бороться с внешней
помехой, наводившейся на высокочувствительные входы:
нужно было изобрести некую поверхность, которая, с
одной стороны, являлась бы продолжением корпуса, а с другой стороны, чтобы по
ней не текли корпусные токи, которые и создавали помехи на
высокочувствительные входы.
В то же время «общим проводом» эту поверхность тоже не назовёшь, поскольку
входов может быть много и каждый вход для обеспечения взаимной независимости
должен иметь индивидуальную подводку общего провода, а защитная поверхность
Рис. 12. Экранированный
источник сигнала
требовалась одна. И было решено назвать эту поверхность экраном.
Итак, экран в изначальном понимании - это защитная токопроводящая оболочка
системы, по которой не текут корпусные токи и токи общих проводов сигнальных
цепей.
В реальных устройствах сплошь и рядом в той или иной степени, нарушаются
эти принципы, выдавая за экран то, что получилось на практике. Например, в
обычном одножильном коаксиальном кабеле оплётка выполняет роль экрана и
нулевого провода, или корпуса разъёмов коаксиальных кабелей часто соединяются
непосредственно с корпусом прибора и с оплёткой кабеля. Получается, что в этом
примере корпус, экран и общий провод сигнальной цепи - это слаборазличимые
понятия.
Автор ни в коем случае не утверждает, что так соединять коаксиальный кабель
в приведённых примерах нельзя. Просто выбирая тот или иной способ подключения
экрана, нужно всегда отдавать себе отчёт в том, какой ток течёт через экран и
будет ли он вредить сигнальной цепи, потому что идеальный экран тот, по
которому ток вообще не течёт!
В этой статье, когда речь заходит об экранированном источнике, то
подразумевается, что и сам источник, и кабель, идущий от него, физически
экранированы.
В реальной жизни часто встречается ситуация, когда экранирован только
кабель (например, в случае применения датчиков, которые принципиально не могут
быть экранированы). Такой источник сигнала тоже можно отнести к
экранированному типу.
Неэкранированным можно назвать источник сигнала, не имеющий окружающего то-
копроводящего контура. Если имеющийся токопроводящий контур не является
экраном, то источник также не экранирован.
Таблица. Классификация источников сигналов
Источник сигнала
2 провода от термопары
3 провода изолированной
обмотки трансформатора
со средней точки
Коаксиальный выход
низкочастотного
измерительного прибора
Экранированная витая
пара с заземленным
экраном от удалённого
выхода (общий случай)
Экранированный провод
от источника заряда
По характеру
внутреннего
сопротивления
По наличию
заземления
источник напряжения изолированный
По числу фаз
однофазный
По наличию
экранирующей
поверхности
неэкранированный
По полярности
сигнала
двухполярный
(общий случай)
источник напряжения изолированный дифференциальный неэкранированный двухполярный
источник напряжения
(в большинстве
случаев)
определяется в
зависимости от выходного
сопротивления
удалённого прибора
источник заряда
заземлённый
однофазный
экранированный
заземлённый дифференциальный экранированный
одно-или
двухполярный
одно-или
двухполярный
как правило
заземлённый
однофазный
экранированный двухполярный
По полярности
источника сигнала
Очевидно, что физическая величина (напряжение, ток, заряд) на выходе
источника может принимать однополярное или двухполярное значение. В зависимости от
этого источник называется однополярным или двухполярным. Большинство
однофазных источников тока - однополярные.
Примеры применения предложенной классификации типов источников сигнала
приведены в таблице.
Часть 2. Типы входов устройств и
электросовместимость входов-выходов
Классификация типов
входов устройств по
входному сопротивлению
Вход с большим входным сопротивлением, выделяющий информацию из величины
приложенного входного напряжения, называют входом напряжения. Основные
параметры электросовместимости входа напряжения - это диапазон входного
напряжения, входное сопротивление и собственный входной ток (у некоторых приборов
входной ток не равен нулю).
Токовый вход, выделяющий информацию из величины тока, имеет малое входное
сопротивление и предназначен для подключения «в разрыв» электрической цепи.
Токовый вход - самый помехозащищённый вход по сравнению с входом напряжения
или заряда. Объясняется это низким входным сопротивлением и
помехозащищённостью к ёмкостным и индуктивным наводкам. Входную цепь от источника тока
достаточно проложить витой парой. Любой вход напряжения принципиально возможно
преобразовать во вход тока путём подключения параллельно входу низкоомного
резистора.
Вход заряда имеет малое входное сопротивление. Как и у токового входа,
входное сопротивление входа заряда достаточно низкое, в этом сходство входов
тока и заряда. В отличие от входа тока вход заряда крайне чувствителен к
ёмкостным наводкам, поскольку выделяет информационную составляющую из заряда,
поэтому его называют также зарядочувствительным входом. Вход заряда
обеспечивает частотную независимость (в заданной полосе частот) выделенной физической
величины заряда. Известны два способа выделения сигнала заряда и
преобразования его в напряжение:
• посредством усилителя напряжения с большим входным сопротивлением и малой
ёмкостью (например 100 МОм, 20 пФ); точность измерения,
равномерность и ширина полосы частот при таком методе невелики;
• посредством усилителя заряда, преобразующего переменный заряд в
напряжение со стабильным коэффициентом преобразования (В/Кл) в широкой полосе
частот сигнала заряда.
У нелинейных входов входное сопротивление зависит от входного напряжения.
Если в цепи имеются ограничительные элементы, то нелинейный вход ниже порога
ограничения сигнала ведёт себя как вход напряжения, а в режиме ограничения -
как токовый вход.
Классификация типов
входов устройств по
полярности входного
сигнала
Входные сигналы делятся на однополярные и двухполярные. Следует учитывать,
что встречаются приборы с несимметричным относительно нулевого значения
входным диапазоном сигнала, например, -25...+ 75 мВ.
Классификация типов входов устройств по количеству фаз и степени симметрии
входа
Этот признак классификации зависит от схемотехнической способности входного
каскада устройства подавлять пришедшую из внешней среды помеху, приложенную к
входным проводам устройства.
Дифференциальный вход (рис. 1) позволяет принять пару входных сигналов X и
Y симметрично относительно общего провода (AGND), выделив полезный разностный
сигнал (Y-X) на фоне общего аддитивного помехового сигнала 5, выполнив над
входными аналоговыми сигналами (X + 5) и (Y + 5) операцию вычитания: (Y + 5)-
(X + 5) = Y-X, где: X - это неинвертирующий, a Y - инвертирующий вход.
По смыслу дифференциальный вход можно назвать
разностным входом, однако традиционное название прочно
укоренилось в радиотехнической терминологии.
Аддитивный помеховый сигнал (5) называется синфазным,
полезный разностный сигнал (Y-X) - противофазным.
Коэффициент подавления синфазного сигнала определяет,
насколько синфазная составляющая 5 подавляется по
отношению к разностной Y-X, т.е. характеризует качество
дифференциального входа.
Рис. У Вхац цифференцп&чьный
Дифференциальный вход, в отличие от однофазного, позволяет подключить
источник сигнала так, чтобы ток сигнальной цепи не протекал через общий провод.
Важно помнить, что дифференциальный вход - это всегда трёхполюсное
подключение .
Часто дифференциальный вход является входом
напряжения, реже встречаются дифференциальные (разностные)
токовые входы и дифференциальные входы заряда.
К основным электрическим параметрам
электросовместимости дифференциального входа относятся:
• диапазон входного сигнала;
• диапазон синфазного сигнала (может быть значительно
больше диапазона дифференциального сигнала);
• коэффициент подавления синфазного сигнала и его за-
п п а ^ висимость от частоты.
Рис. 2. Вход однофазный ^CL^-LWXE1-
Однофазный вход (рис. 2) - это простой вход для двухточечного подключения.
Можно считать, что однофазный - это «испорченный» дифференциальный, у
которого соединили входную фазу сигнала Y с общим проводом AGND. Однофазный вход -
* >
Uy
Y
Uo
AGND
Ux
Uo
AGND
это наиболее часто встречающийся вход. Это может быть вход напряжения,
токовый вход или вход заряда.
Uxl
—\-
• • •
UxN
\
x >
Y
AGND
Uyl
V
• * •
UyN
\
Uagnd
Рис. 3 Вход дифференциальный с ДКК
Дифференциальный вход с динамическим коммутатором каналов (ДКК) (рис. 3)
схемотехнически получен из дифференциального путём добавления аналогового
мультиплексора входных цепей для реализации многоканальных режимов. Подобное
решение традиционно применяется в многоканальных АЦП.
Этот вход является дифференциальным, поскольку симметрия входов практически
не нарушена. Однако в динамическом режиме работы аналогового мультиплексора
(режим динамического опроса каналов АЦП) он становится ухудшенным
дифференциальным входом. Рассмотрим, почему это происходит.
Аналоговый мультиплексор (коммутатор, ключ) не идеален. Это объясняется, в
частности, наличием проходных ёмкостей полевых транзисторов, из которых этот
ключ состоит. Попросту говоря, существуют паразитные ёмкости порядка десятков
пикофарад между управляющим сигналом, каналом и общим проводом ключа, а также
другие перекрёстные ёмкости. При динамической коммутации каналов получается,
что на сигнальную цепь относительно общего провода AGND динамически
разряжается эквивалентная паразитная ёмкость С порядка 100 пФ. Поскольку поданные на
входы каналов напряжения в общем случае разные, то и начальные условия
перезаряда паразитных ёмкостей тоже разные.
Если внутреннее сопротивление источника сигнала равно R, то в течение
времени t « 3RC перезаряда коммутационной ёмкости после момента коммутации на
фазы X и Y дифференциального входа воздействует в общем случае неодинаковая
помеха, искажающая информационный (разностный Y-X) сигнал дифференциального
входа. Эффект перезаряда коммутационной ёмкости накладывает определённые
ограничения на выбор типа и способа подключения источника сигнала к
дифференциальному входу с динамической коммутацией каналов, а также ограничения на
выбор самого режима коммутации, которым в большинстве случаев можно управлять.
Следует отметить, что чем меньше частота коммутации каналов мультиплексора и
чем меньше внутреннее сопротивление источника сигналов на высокой частоте,
тем меньше влияние динамической ошибки измерения сигнала.
В одноканальном режиме динамические процессы отсутствуют, и один
дифференциальный канал с ДКК эквивалентен обычному дифференциальному входу.
Uxl
• • •
псевдо-
дифф. Uxn
\
■ t>
Дифф.
вход
Y
agnd
вход
gnd32
Uagnd
Рис, 4. Вход псевдодифференциапьныи
Псевдодифференциальный вход с ДКК (рис. 4) схемотехнически получен из
дифференциального путём подключения динамического коммутатора к одной из фаз
дифференциального входа. Полученная коммутация позволяет собирать данные с N
каналов. Такое решение традиционно применяется в 16-канальных АЦП с
мультиплексированием каналов, где существует так называемый 32-канальный
псевдодифференциальный режим, когда динамически коммутируются каналы только одной из
фаз внутреннего дифференциального входа, а вторая фаза GND32 не коммутируется
и является объединённой второй фазой для сигнальных цепей 32 каналов. С одной
стороны этот вход не назовешь симметричным, с другой - он частично сохранил
свойства дифференциального входа, поскольку имеет общий провод AGND и две
фазы. Как и для любого входа с ДКК, здесь также следует учитывать эффект
перезаряда коммутационной ёмкости.
Однофазный гальваноразвязанный вход (рис. 5) - это часто встречающийся
вариант улучшенного однофазного входа, который применяется в точных
измерителях. Улучшение заключается в том, что отвязанный от земли однофазный вход
приобретает свойство симметрии.
На рис. 5 общая наводка на входы X и Y относительно земли прикладывается ко
входам X и Y одинаково, поскольку входы X и Y никак не связаны с землёй (с
них нет утечек тока в землю), а входной сигнал снимается непосредственно
между точками X и Y и не зависит от потенциала земли.
Читатель может задать вопрос: «Действительно ли однофазный
гальваноразвязанный вход хуже дифференциального?» Ответ: в случае идеальной
гальваноразвязки - не хуже. Реальная гальваноразвязка однофазного входа в устройствах не
всегда обеспечивает баланс ёмкостей проводов однофазного входа относительно
внешней среды (корпуса), на высокой частоте дисбаланс ёмкостей неизбежно
приведёт к ухудшению подавления синфазного сигнала. Качественный (широкополое-
ный) дифференциальный вход имеет лучшее подавление синфазного сигнала на
высокой частоте, поскольку балансировка этого входа обеспечена дифференциальной
схемотехникой.
Рис. 5. Вход гальваноразвязанный однофазный
Классификация типов
входов устройств по
способу гальваноразвязки
Лучший вход - это независимый вход. В этой короткой фразе и заключён смысл
гальваноразвязки входа измерительного прибора. Главный смысл гальваноразвязки
сигнальной цепи напряжения заключается в исключении тем или иным способом
паразитного сквозного тока по общему проводу от источника к приёмнику сигнала.
Этот ток, вызывающий помеховое падение напряжения на сопротивлении общего
провода, в том числе индуктивного характера, порождается разностью
потенциалов между аналоговыми землями источника и приёмника сигнала.
Для гальваноотвязанного входа важной характеристикой электросовместимости
также является максимальная скорость нарастания синфазного напряжения
(В/мкс), при которой сохраняется нормальная (несбойная) работа устройства.
Существуют несколько принципов гальваноразвязки, перечислим наиболее
распространённые .
• Трансформаторная гальваноразвязка сигнальной цепи относится к
индивидуальному способу гальваноразвязки входа напряжения. Эта развязка может быть
как однофазной, так и дифференциальной. Существенный недостаток
трансформаторной развязки - наличие проходной ёмкости между обмотками, которая не
обеспечивает полную независимость развязываемых цепей по высокой частоте.
• Оптоэлектронная гальваноразвязка сигнальной цепи обычно обеспечивает
качественную гальваноразвязку сигнальной цепи. На практике используется для
развязки цифровых или аналоговых сигнальных цепей.
• Импульсная поканальная гальваноразвязка - это развязка входной сигнальной
цепи, которая создаётся не на уровне входных проводов устройства, а на уровне
развязки всех остальных цепей, которыми устройство связано с цепью питания,
управления и др. Недостаток этого способа объясняется наличием высокочастот-
ных помех, проникающих через межобмоточные ёмкости трансформаторной развязки
источника питания входного устройства.
• Импульсная групповая гальваноразвязка аналогична предыдущей, но
используется для развязки группы каналов, при этом внутри группы гальваноразвязка
отсутствует .
Электросовместимость
входов устройств и
источников сигнала
Результатом обобщения сведений о совместимости типов выходов источников
сигналов, приведённых в первой части статьи с типами входов устройств,
рассмотренных во второй части, стала карта совместимости типов входов с типами
источников сигнала (таблица 2) . Знаком «+» в таблице отмечены принципиально
совместимые пары «тип входа - тип источника сигнала», знаком «+/-» - плохо-
совместимые пары, а «-» - принципиально несовместимые пары.
Таблица 1.
Пример применения предложенной классификации типов входов устройств
Устройство
Усилитель заряда
Усилитель сигнала
полного тензомоста
Вход измерителя тока
TTL-вход устройства
По входному
сопротивлению
Вход заряда
Вход напряжения
Токовый вход
Вход напряжения
По числу фаз и степени
симметрии входа
Однофазный или
дифференциальный
Дифференциальный
Однофазный
Однофазный
По полярности
входного сигнала
Двухполярный
Двухполярный
Одно- или
двухполярный
Однополярный
По способу
гальваноразвязки
Обычно без
гальваноразвязки
Обычно без
гальваноразвязки
Обычно с
гальваноразвязкой
Без гальваноразвязки
Таблица 2. Карта совместимости типов входов с типами источников сигнала
Тип входа
По входному
сопротивлению
По полярности
входного сигнала
По количеству
фаз и степени
симметрии входа
Тип источника
сигнала
U
I
Q
Однополярный
Двухполярный
Однофазный
дифференциальный
Дифференциальный
По характеру
внутреннего
сопротивления
I I I
V-
+
По наличию
заземления
нет
+
+
4-
есть
+
+
+
+
+
+
*/-
По наличию По полярности
По числу фаз экранирующей источника
поверхности сигнала
1 2 есть нет однопо двухпо
1 с есть нет лярный
4 + + + + +
+ + + +
+ - - +
+ + + -
+ + + +
* случай встречается редко
** можно считать совместимыми, если однофазный вход индивидуально гальваноотвязан и это вход-выход напряжения,
а не тока или заряда
Электросовместимость входов
и выходов по параметрам
По вносимой погрешности в цепь измерения
Подразумевается совместимость прибора с цепью измерения, позволяющая
получить требуемую точность измерения. На практике не имеет значения суммарная
величина вносимой прибором погрешности, а важна её стабильность, поскольку
систематическую составляющую погрешности практически можно исключить,
применив , например, процедуру тарировки.
По принципу неперегрузки входа
Входной диапазон сигнала прибора должен быть не меньше выходного диапазона
источника сигнала - это требование неперегрузки входного диапазона прибора.
При перегрузке входа прибора могут наступить следующие последствия:
• инерционное поведение входного аналогового тракта прибора. При этом
показания прибора остаются «в зашкале» в течение характерного для прибора
времени восстановления после перегрузки. Если сигнал содержит сильные
импульсные помехи, а инерционный к перегрузкам вход прибора достаточно
широкополосен, то входной диапазон прибора следует выбирать с большим
запасом, в противном случае во время прихода импульса помехи прибор на
некоторое время будет терять полезный сигнал. Такая ситуация
встречается, например, при применении усилителей заряда в виброметрии.
• инерционное поведение выхода прибора при перегрузке его по току,
например, в ситуации резкого возрастания выходного тока. Такая перегрузка
может вызвать инерцию сигнала после ограничения тока выхода, в
зависимости от принципов работы выходной токовой защиты прибора.
По принципу неперегрузки выхода
Возможные последствия применения нагрузки выхода вне рабочего диапазона:
• падение точности воспроизведения постоянной составляющей сигнала;
• возрастание нелинейных искажений;
• искажение АЧХ выходного сигнала.
Кроме того, для активных источников сигнала, помимо вышеперечисленных,
возможны следующие последствия нерабочей нагрузки:
• эффект самовозбуждения - превращение в генератор;
• возрастание межканального прохождения сигнала между выходами данного
прибора;
• ухудшение соотношения сигнал/шум.
По согласованности динамических диапазонов сигнала и входа
Динамический диапазон входа снизу ограничен уровнем шумов прибора,
приведённых к его входу, а сверху - диапазоном входного сигнала прибора.
Выходной сигнал также имеет динамический диапазон, снизу ограниченный шумовой, по-
меховой составляющими, а иногда и расчётным уровнем нечувствительности.
Несогласованность динамических диапазонов может привести к искажению и потере
полезной информации сигнала. Вопрос оптимизации динамического диапазона тесно
связан с вопросом выбора оптимальной полосы пропускания аналогового тракта
прибора.
Электросовместимость
двунаправленных входов-выходов
и выходов с третьим состоянием
Различные проводные интерфейсы передачи данных широко используют
двунаправленные линии передачи. В этих интерфейсах входы напряжения приёмников
сигнала всегда подключены к линии, а передатчики сигналов являются выходами с
переменным выходным сопротивлением. В каждый момент времени на линию может
выйти (т.е. включить режим малого выходного сопротивления) не более одного
передатчика. И в этом случае работает схема «один выход - много входов» и
электросовместимость в такой системе определяется свойствами входов, выхода и
линии передачи.
Состояние, когда нет ни одного активного передатчика на линии, в каждом
случае зависит от того, имеются ли пассивные или активные нагрузки на линиях.
В зависимости от типа интерфейса это могут быть: резисторные нагрузки,
активные источники тока, активные нагрузки, а также активные элементы удержания
шины (функция bus hold, поддерживающая относительно малым током последнее
активное состояние шины).
Важно помнить: некорректно соединять двунаправленную линию (или линию с
третьим состоянием, или просто неподключенную длинную линию) без какой-либо
нагрузки с обычным TTL-входом (без функции bus hold и без гистерезиса) ,
поскольку максимальная скорость нарастания напряжения на таком входе может быть
сколь угодно мала, что может привести к непредсказуемому поведению цифрового
устройства.
Часть 3. Обзор способов
повышения помехозащищенности
В этом разделе кратко перечислены способы и принципы обеспечения
помехозащищенности - тот арсенал, которым, по мнению автора, должен владеть
профессиональный системный интегратор при решении своей конкретной задачи. Причем,
чем жестче требования к качеству системы и к реальной точности приборов,
которые необходимо получить в измерительной системе, тем глубже со стороны
системного интегратора должно быть понимание существующих технических принципов
достижения указанных целей.
Гальваническая развязка
Под этим термином подразумевают семейство технических способов обеспечения
изоляции между частями системы, которая обеспечивает непроводимость
гальванического барьера для земельных и питающих сквозных токов и проводимость для
информационного сигнала - фактически это устройство отделения информационного
сигнала от среды, по которой он пришел, что само по себе очень полезно.
В большинстве измерительных приборов гальванически развязывают именно вход
прибора, хотя бы потому, что измерительных приборов, работающих на вход,
гораздо больше, чем работающих на выход. Принципы и особенности гальваноразвя-
зок входов объяснены во второй части статьи. Следует учитывать, что возможна
и гальваноразвязка выхода прибора, например, генератора или ЦАП. Этот вариант
в статье не рассмотрен, но суть гальваноразвязки от этого не меняется, и
практически нет разницы при соединении двух приборов, с какой стороны он
гальваноразвязан.
Согласование кабеля
В электрически длинной линии отсутствуют отражения от ее концов, если
эквивалентное сопротивление нагрузок на ее концах равно волновому сопротивлению
длинной линии - теоретически доказанный факт. Практически, если используется
радиочастотный кабель для соединения источника сигнала с волновым
сопротивлением 50 или 75 Ом, то в любом случае полезно его согласовывать, если это
технически возможно. Даже если сигнал от источника сигнала низкочастотный и для
него кабель не является электрически длинной линией, все равно согласование
имеет смысл, поскольку согласованная линия гораздо более помехоустойчива при
воздействии внешних помех, в отличие от несогласованной. Достаточно
эффективно обеспечить равенство волнового сопротивления и нагрузки хотя бы на одном
конце линии. В частности, добавление последовательного резистора на
передающем конце источника напряжения, увеличивающего выходное сопротивление
источника напряжения точно до величины, равной волновому сопротивлению длинной
линии, согласовывает линию на передающем конце. Этот принцип называют
последовательным согласованием. Нагружать же линию на приемном конце дополнительной
низкоомной нагрузкой не всегда бывает приемлемо из-за возникновения большого
тока нагрузки источника сигнала. В то же время, если такая нагрузка
допустима, то согласование кабеля еще и на приемном конце даст очень большую
помехоустойчивость, практически определяемую качеством кабеля и качеством
согласования .
Заземление
Перед тем, как менять схему заземления системы, помните, что ваша карьера
может неожиданно прерваться из-за несоблюдения правил техники безопасности.
ВНИМАНИЕ! ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ! Выключите из питающей сети электроприбор, схему
заземления которого вы хотите менять. Это значит, что перед тем, как голыми
руками подключать или отключать земельный провод вашего прибора, нужно
выдернуть сетевую вилку (~220 В) прибора из розетки!
Главная цель заземления состоит в привязке потенциала точки заземления
устройства (как правило, это определенная точка корпуса прибора) к потенциалу
земли. Этой мерой, с одной стороны, достигается выполнение требования
безопасности эксплуатации данного прибора, а с другой - обеспечивается
выравнивание потенциалов точек заземления приборов в системе, что обеспечивает
помехоустойчивость работы оборудования.
То есть ответ на вопрос: «Заземлять или нет?» - будет почти всегда
положительным. Почти всегда нужно заземлять - это означает, что если правильно
заземлять, то это может улучшить помеховую ситуацию, а если неправильно, то
лучше и не браться за это неблагодарное занятие.
Итак, резюмируем: главная цель заземления состоит в привязке потенциала
точки заземления устройства, а не в том, чтобы ответвлять ток какой-нибудь
цепи. Тем более, если ток вашей сигнальной цепи ответвляется в землю! Если вы
обнаружили, что это так, значит, вы создали ни что иное, как систему
регистрации собственных помех, которая сбоит, когда включается или выключается
сторонний электроприбор.
Сформулируем и поясним на примерах основные правила заземления, которые
достаточно сильно связаны между собой, поскольку непосредственно вытекают из
базовых законов электротехники.
Правило 1
Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы должен быть
равен нулю. Ток сигнальных цепей не должен иметь контура распространения
«через землю».
Ig=0
- а - в - с
Рис. 1. Иллюстрация к правилу 1 заземления
(гальваносвязанная часть системы)
На рис. 1 показана гальваносвязанная часть системы, заземленная в точке В
контура сигнального заземления. Пусть гальванически отвязанные части системы
Заземлены в точках А и С, при этом потенциалы точек А, В и С отличаются.
Суть этого правила заключается в том, что если гальваноразвязка
действительно имеется, то у земельного тока Ig нет контура для распространения и
поэтому он равен нулю, следовательно, токи сигнальных цепей, например, токи
общих проводов не имеют контура распространения через землю. В этом случае
сигналы гальваносвязанной части системы не зависят от разности потенциалов
разнесенных точек заземления А, В и С, а, следовательно, помехозащищены от
земельных токов сторонних электроприборов.
Если Ig не равен нулю, то это означает, что-либо вы не полностью отдаете
себе отчет в том, где находятся границы вашей гальваносвязанной части системы
(это более вероятно), либо хотя бы одна гальваноразвязка вашей системы
подтекает, т.е. вышла из строя (это менее вероятно). Слова о низкочастотном токе
говорят о том, что на высокой частоте импульсные гальваноразвязки из-за
проходных емкостей подтекают, а следовательно, высокочастотный ток Ig вряд ли
будет равен нулю.
Все сказанное вовсе не означает, что ток Ig необходимо обязательно
измерять, - точное понимание расположения границ гальваносвязанной системы уже
дает понимание, от каких земельных токов она защищена, а от каких нет.
Правило 2
Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи, то
провода заземления необходимо подсоединить в одной точке.
Это правило относится к проблеме обеспечения взаимной независимости
сигнальных цепей внутри гальваносвязанной части системы в том случае, когда
необходимо заземлять нулевой провод сигнальной цепи в двух или более точках.
Вы должны понимать, что такой вариант заземления проблематичен, поскольку
мы, в любом случае, образуем ответвление тока сигнальной цепи, протекающего
по каждой паре заземляющих проводов, что само по себе плохо, но если это
необходимо (см. примечание 1), то сделать это можно оптимально, соблюдая
правило 2.
Рис. 2. Иллюстрация к правилу 2 заземления Рис 3. Иллюстрация к правилу 2 заземления
(одна точка заземления) (несколько точек заземление)
Очевидно, что две сигнальные цепи независимы, если ток одной сигнальной
цепи не создает дополнительного падения напряжения на участке другой сигнальной
цепи.
На рисунках 2 и 3 показан участок общего провода сигнальной цепи, имеющий
комплексное сопротивление Z1 (импеданс общего провода локальной сигнальной
цепи). В случае, когда все провода заземления гальваносвязанной системы
сходятся в одну точку, токи 13, 14 не могут вызвать прямое воздействие на
падение напряжения на импедансе Z1, потому что они там не текут (см. примечание
2) . В то же время, на рис. 3, где заземление произведено не в одной точке,
падение напряжения на дополнительном импедансе Z2 земельного проводника
изменит соотношение токов II и 12, что изменит падение напряжения на Z1, а
значит , привнесет помеху в рассматриваемую сигнальную цепь.
Рис. 3 соответствует недопустимому случаю удаленного заземления в разных
точках гальваносвязанной сигнальной цепи, при котором по общему проводу Z1
течет разностный земельный ток.
Примечание 1
Типичный случай: два прибора (осциллограф и генератор) имеют коаксиальные
выход и вход с экраном (общим проводом), соединенным с корпусами приборов.
Правило Техники безопасности требует индивидуального заземления корпуса каж-
дого прибора, а правило 2 объясняет, как это нужно сделать правильно.
Примечание 2
Данные рассуждения относятся к простому случаю, когда токи 13 и 14 не
ответвляются в рассматриваемый общий провод Z1 по дополнительным цепям, не
показанным на рис. 2. Но даже если это так, то соблюдая принцип заземления в
одной точке, вы значительно уменьшите взаимные влияния сигналов.
Правило 3
Производить гальваническую связь сигнальных цепей следует только в одной
точке. При этом именно эта точка будет оптимальна для заземления всей
гальваносвязанной системы с помощью единственного заземляющего проводника.
Можно сказать то же самое, но другими словами: если связать две независимые
цепи более чем в одной точке, то появятся сегменты цепи (в виде петель),
одновременно принадлежащие двум или более цепям, - значит напряжение, упавшее
на сопротивлении этих общих участков цепи, создаст перекрестную помеху в
соответствующих сигнальных цепях (рис. 4).
Хп >
Рис. 4. Иллюстрация к правилу 3 заземления
(правильное соединение гальваносвязных
цепей с заземлением)
Правило 4
Если две локальные системы имеют разные (удаленные) точки заземления, то
они должны иметь между собой гальваническую развязку сигнальных цепей.
Это прямое следствие из правила 2, но оно настолько важно, что вынесено
отдельно .
Заземлять или не заземлять
гальваноразвязанные
части системы?
Заземление гальваноразвязанных частей системы полезно и необходимо, пусть
даже в далеких точках заземления. Дело в том, что если оставить гальванораз-
вязанную часть цепи явно не привязанной ни к какому потенциалу, то этот по-
тенциал может быть любым, например, 10000 В от электростатического
накопленного заряда, а это означает, что такая система может потенциально выйти из
строя или «сбойнуть» от разряда гигантского напряжения через собственную
гальваноразвязку. В то же время, система может и не сломаться, если заряд
все-таки потихоньку стекает, например, из-за большой влажности воздуха.
Следовательно, заземление гальваноразвязанных частей системы, даже в далеких
точках заземления, необходимо тогда, когда потенциал гальваноразвязанной
части системы ничем не ограничен.
Слабосвязанный с
заземляющей цепью
источник
Это «дурной» случай, когда источник сигнала, с одной стороны, специально не
изолирован от цепи заземления, а с другой стороны, имеет с ней связь
«неведомыми путями». При соединении такого источника со входом прибора данный случай
эквивалентен случаю далекого заземления устройств, при котором обязательно
необходимо наличие гальваноразвязки входа прибора.
В противном случае паразитный ток, втекающий в нулевой провод с «неведомого
пути», вызовет неопределенное падение напряжения на общем проводе.
Заземлять нужно на
стороне источника
или на стороне
приемника сигнала?
На этот вопрос нельзя дать однозначный ответ. Начнем с того, что
гальваносвязанных источников и/или приемников в системе может быть несколько. В том
случае, когда нет технической возможности индивидуально отвязать вход от
выхода, образуются те самые «завязки», которые приводят к ситуации, в которой
всё на всё влияет из-за наличия участков сигнальных цепей, принадлежащих
нескольким сигнальным цепям сразу (правило 3) и, может быть, в этой ситуации
нужно заземлять одновременно и на стороне источника, и на стороне приемника,
соблюдая правило 2.
Для сложных случаев эти правила начинают противоречить друг другу - тогда
соблюдайте хотя бы одно из них, наверняка полегчает!
Ответ на вопрос этого подзаголовка в общем случае будет таким: главное,
заземляйте так, чтобы максимально удовлетворить хотя бы каким-то правилам.
Подразумевается, что в сложных случаях гальванической связи вы экспериментально
должны добиваться улучшения ситуации.
Экраниров ание
Если экран не является корпусом и общим проводом, то это электростатический
экран в его изначальном понимании, который является своеобразной обкладкой
конденсатора, второй после корпуса «оболочкой» системы, но, в отличие от
корпуса, изначально ни с чем не соединенной. В этом случае для полного счастья
необходимо привязать потенциал экрана где-нибудь в одной точке, заземлив
экран в точке заземления системы. Тогда поверхность экрана «разрежет»
пространство вокруг него на две области, не связанные между собой емкостной связью.
Итак, электростатический экран дает взаимную ёмкостную независимость разде-
ляемых областей (для сравнения -электромагнитный экран даёт взаимную
индуктивную независимость).
Теперь рассмотрим различные отступления от изначального понимания термина
«экран», которые возникают очень часто из-за простой экономии проводящих
поверхностей в системе, поскольку они увеличивают стоимость, вес и габарит
прибора .
Если экран является токопроводящим корпусом системы, то единственная точка
заземления этого корпуса должна одновременно являться и точкой привязки
потенциала этого экрана. Если нет соединений на этот корпус в других точках,
значит, корпус действительно является экраном. Если другие соединения на
корпус существуют и имеются уравновешивающие корпусные токи, то этот корпус не
является экраном.
Если экран является общим проводом, то это соответствует типичному случаю
подключения посредством одножильного коаксиального кабеля (если подключение
однофазное), либо экранированной витой парой (если подключение
дифференциальное) . В этом случае правила его подключения, в том числе и заземления, должны
соответствовать правилам, относящимся к общему проводу в контексте типа
источника сигнала и типа входа, и правилам их подключения, описанным в
настоящей статье. Особенно следует учитывать правила 2, 3, 4 заземления, соблюдая
которые, вы подключите этот экран (общий провод) правильно.
Если экран является общим проводом согласованной линии (этот вариант часто
применяется в высокочастотной технике), то здесь фактор согласования кабеля
(см. раздел «Согласование кабеля») дает настолько высокий уровень
помехозащищенности по сравнению с другими факторами, что даже подсоединив экран между
корпусами приборов вы, скорее всего, не заметите помех из-за сквозных
экранных токов между корпусами приборов, если не учитывать низкочастотную разность
потенциалов, вызванную этими токами. Вместе с этим всегда актуален
универсальный принцип заземления корпусов приборов в одной точке, который
минимизирует корпусную разность потенциалов.
Уменьшение входного
импеданса прибора
Токовый вход гораздо более помехоустойчив, чем вход напряжения. Это
объясняется значительно более низким входным сопротивлением токового входа по
сравнению со входом напряжения.
С другой стороны, вход напряжения гораздо более помехоустойчив, если он
подключен к источнику напряжения с низким выходным сопротивлением. Это
необходимо учитывать при проектировании соединений устройств по току или по
напряжению (к сигнальной цепи заряда эти рассуждения не относятся).
Кроме того, для входов тока и напряжения оказывается полезной входная
емкость прибора, уменьшающая сопротивление входа на высокой частоте. В
частности, дополнительную входную емкость прибора создает экранированное
подключение . Это дополнительный плюс экранированного подключения.
Следует учитывать, что слишком большая дополнительная входная емкость может
заваливать АЧХ канала в области высоких частот, а в случае дифференциального
входа с ДКК, накапливать заряд коммутационной емкости, создавая дополнитель-
ную ошибку напряжение смещения.
От однофазного подключения
к дифференциальному
Дифференциальное подключение - это одна из эффективных мер улучшения
соотношения сигнал/помеха на входе прибора.
Фильтрация
Сужение частотной полосы пропускания в тракте передачи сигнала - это
универсальный радиотехнический принцип повышения помехозащищённости. Различные
известные типы фильтров могут быть применены не только в сигнальной
(противофазной) цепи, но и в синфазной цепи.
В частности, синфазные ФНЧ наиболее эффективны для борьбы с высокочастотной
(наносекундной) синфазной помехой с высокой скоростью нарастания (вызванной,
например, процессами искрения и электростатических разрядов), способной
вызвать сбои в аппаратуре. Примеры подключения синфазных фильтров приведены на
рис. 5.
Rout
Rout
— В
— А
- В
- А
Рис 5 Подкпючение синфазных фипыров
Автоматизация
гальваническая развязка
Сахнюк А.А.
При проведении измерений и сборе данных в системах управления
технологическими процессами непосредственно на производственных участках возникают
проблемы, обусловленные различными воздействиями на оборудование окружающей
электромагнитной обстановки. Ситуация может сложиться так, что понизится
точность измерений или даже выйдет из строя дорогостоящее оборудование. Учет
этих факторов не просто важен. Он жизненно необходим.
Заземление и
образование
контуров
В производственных условиях системы заземления передают сигнал и обратные
токи от источников питания, формируют опорные потенциалы для измерительных
аналоговых и цифровых интерфейсных цепей. Они также служат для стекания
накопившихся электрических зарядов, защищают персонал и оборудование от сбоев и
неполадок на линиях питания и от всевозможных электрических разрядов. Но
любой ток, протекающий в системе заземления, создает в ней определенную
разность потенциалов. Различные переходные процессы, грозовые разряды и удары
молний могут вызывать разность потенциалов в сотни или тысячи вольт.
Заземление выполняется с учетом таких факторов, как мощность нагрузки,
номинальные токи срабатывания устройств защиты, рабочие частоты и величины
сопротивлений, длины кабелей в системе, а также из соображений безопасности.
Наиболее желательный способ заземления на низких частотах это заземление всех
цепей в одной точке.
Существуют две основные топологии для создания заземления: последовательная
и параллельная (рис.1)
рис. 1
Z1
■АЛА/
Z1
-АЛЛг
Цепь1
Цепь 1
Z2
Цепь 2
Цепь 2
Zk
Цепь к
Z2
АЛЛг
Цепь п
Zn
■АЛЛг
Zi - сопротивление участков цепей заземления
При последовательном соединении заземляющих цепей наблюдается взаимное
влияние возвратных токов питания на чувствительные входные цепи, вызываемое
падением напряжения на конечном сопротивлении заземляющих проводов. Поэтому
предпочтительнее использовать параллельную схему соединения цепей заземления.
Однако, при большой длине проводов стоимость параллельной системы может
оказаться весьма значительной, из-за чего приходиться применять комбинированные
топологии цепей заземления (рис.2).
Группа 1 - датчики
Z11
Цепь11
i «
> '
Цепь12
Z12
I 21
4 W
Цепь 1 к
к
АЛЛг
Группа 2 - нормирующие преобразователи
Цепь 21
i «
> '
Цепь 22
Цепь 21
Z22
Группа п - компьютеры
Zkl
■АЛЛг
Zn1
Цепь п1
1 <
• 1
Zn2
Цепь п2
•••
Цепь ппл
(
> '
Znm
WV
Zij - сопротивление участков цепей заземления
рис. 2
Контуры в системах заземления возникают, когда существуют несколько
возвратных путей для тока или множество подсоединений в разных точках к системе
заземления. Токи питания, текущие по проводам заземления, создают напряжения
помех в измерительных цепях. Самый действенный способ избавиться от контура
заземления - это разорвать гальваническую связь между датчиком и землей или
входной измерительной цепью и землей. Изоляция двух цепей является
универсальным решением. Наиболее популярны схемы с трансформаторной или оптической
гальванической развязкой. В этом случае напряжение синфазной помехи
прикладывается ко входам устройства, а паразитный ток значительно уменьшается, так
как проходная емкость составляет единицы пикофарад. При необходимости связь
между изолированными сторонами можно дополнительно уменьшить, используя
разнесенные пары светодиод-фотодиод и оптоволоконные кабели, что увеличит
стоимость оборудования.
Помеха общего вида
Напряжение помехи общего вида чаще всего является причиной искажения
данных .
При использовании простых средств измерений типа карманного цифрового
вольтметра с батарейным питанием, воздействие помех на показания прибора
будут минимальны и с проведением измерений не возникает осложнений. Поэтому
может возникнуть ощущение, что можно с успехом распространить такой подход к
измерениям в системах сбора данных на основе ПК.
Однако в большинстве случаев получаются неудовлетворительные результаты.
Прежде всего следует обращать внимание на следующие параметры измерительных
устройств:
• максимальное входное напряжение или диапазон входных напряжений;
• максимально допустимое входное напряжение, при котором прибор сохраняет
работоспособность;
• коэффициент ослабления синфазной составляющей входного сигнала.
Zc
рис. 3
11вых
То
Ео
4 G1 V G2
Zc - сопротивление источника сигнала
Ее - напряжение источника сигнала
Ео - э.д.с помехи общего вида
Zo - сопротивление между точками
заземления
Напряжение помехи общего вида, которое одновременно синфазно воздействует
на каждый из входов прибора относительно уровня земли питания, суммируется с
информационным сигналом. В большинстве устройств сбора данных для ПК обеспе-
чиваются качественные измерения при условии, когда сумма напряжения помехи и
сигнала равна или меньше максимального входного напряжения. В этих условиях
измерения могут быть выполнены в том случае, если вход устройства сбора
данных сконфигурирован как дифференциальный (рис. 3).
Принимая последнее обстоятельство во внимание, приходим к таким возможным
ситуациям:
• Сумма напряжения помехи общего вида и сигнала меньше значения
максимального входного напряжения. Это хорошие условия для измерений с учетом
коэффициента ослабления синфазного входного сигнала.
• Сумма напряжений помехи и сигнала больше значения максимального входного
напряжения, но не превышает значение максимально допустимого входного
напряжения. Результаты измерения недостоверны, но прибор остается
работоспособным .
• Сумма напряжений помехи и сигнала превышает значение максимально
допустимого входного напряжения. В этой ситуации возможен выход из строя как
устройства сбора данных, так и компьютера.
В большинстве компьютерных систем сбора данных максимально допустимое
входное напряжение составляет ±30В. Как же тогда следует поступить, чтобы
получить достоверный результат измерения и не допустить поломку оборудования?
Надо выбрать устройство, в котором выполнена гальваническая развязка, т.е.
имеется изоляция входных каскадов устройства. Изоляция обеспечивает развязку
цепей между общей клеммой на входе прибора и "землей" питания, связанной с
корпусами прибора или компьютера. Так как вход устройства оказывается
изолированным, то его потенциал может "плавать" на уровне напряжения, определяемом
величиной помехи. При этом сохраняется точность измерения и дорогостоящее
оборудование не будет повреждено.
В этой ситуации допустимое значение напряжения помехи общего вида
определяется напряжением, которое может выдержать изолирующий барьер. Например, у
большинства модулей нормализаторов сигналов с гальванической развязкой
компании Dataforth (США), пробой изолирующего барьера происходит при 1500 В
переменного тока или 2200 В постоянного. Эти значения намного превышают уровни
помех в промышленных условиях.
На рис. 4 приведен пример, когда гальваническая развязка позволяет
выполнять измерения в присутствии высокого напряжения помехи общего вида.
ЛЛ/V
-'~:-t
■о
= G1 v G2 //
Zcp - фазное напряжение сети
Zh - сопротивление нагрузки
Zuj - сопротивление шунта
Еф - фазное напряжение сети
Ео - эквивалентная э.д.с помехи
В многоканальных системах гальваноразвязка может быть организована по
принципу групповой развязки, а также возможны комбинированные варианты.
Поканальная (индивидуальная для каждого канала) гальваническая развязка
позволяет входу каждого канала "плавать" относительно остальных. Помеха на
первом канале, например, не будет искажать работу по другим каналам с совершенно
другими уровнями помех. Руководствуясь принципом "каждому каналу - свою
развязку", Вы никогда не столкнетесь с вышеописанными проблемами.
Но индивидуальная развязка удовольствие не из дешевых. В ряде случаев можно
уменьшить затраты, используя устройства с групповой гальванической развязкой.
Применение этого вида развязки возможно, если источники сигналов "находятся
под одним потенциалом". Наличие помехи на одном канале воздействует на
остальные каналы группы и создается угроза повреждения, если какой-либо другой
канал находится под напряжением с другим уровнем помехи.
И последнее замечание. Не следует путать устройство, в котором организован
дифференциальный вход, с устройством, в котором обеспечивается развязка. Это
две разные характеристики устройства. Дифференциальный, но не развязанный
вход, допускает только умеренное значение напряжения помехи. Это значение
может оказаться даже ниже, чем при не дифференциальном подключении источников
сигнала.
Подавление помехи общего
вида на постоянном токе
Если на вход устройства воздействует помеха, точность измерения
уменьшается. Значение погрешности можно оценить по такой характеристике устройства как
коэффициент подавления синфазной составляющей. Любое устройство с
дифференциальным входом, развязанным или нет, обеспечивает подавление помехи,
определяемое коэффициентом ослабления синфазного сигнала, который обычно
указывается в спецификации. Он обычно определяется как логарифм отношения сигнала на
входе к выходному сигналу (в дБ) . Этот коэффициент для большинства
универсальных аналого-цифровых преобразователей составляет около 80 дБ. Как эта
величина влияет на точность измерения?
Приведем простой пример. Допустим, что измеряется входное напряжение
постоянного тока величиной 3 В в присутствии помехи с уровнем 6 В. Предположим,
что усиление нормальной составляющей сигнала не производится, т.е.
коэффициент усиления равен 1, а коэффициент подавления помехи составляет 80 дБ. Тогда
напряжение помехи на выходе определится как:
ивых помехи = бВ/80дБ = 0,6 мВ
При этом погрешность измерения составит 0,6 мВ/ЗВ, т.е. 0,02%.
Такую точность измерения можно считать вполне достаточной для большинства
задач в промышленности. В рассмотренном примере помеха общего вида вдвое
превышает величину входного сигнала, а дифференциальный усилитель с
коэффициентом ослабления синфазной составляющей 80 дБ снижает действие помехи на выход
усилителя до долей милливольта, что незначительно влияет на точность.
Однако существуют ситуации, когда помехи даже такого ослабления может
оказаться недостаточно (рис. 5).
Un- напряжение питания
Rh- сопротивление нагрузки
Rlu- сопротивление шунта рис. 5
Ео- эквивалент э.д.с.
В этом примере виртуальная аналоговая "Земля" G2 находится под плавающим
потенциалом относительно выходной аналоговой "Земли" G3:
Ubx помехи общего вида = ЕО « Un
ивых помехи = 200В/80дБ = 20 мВ
Погрешность измерения будет на уровне 20мВ/50мВ, что соответствует 40% и
это уже недопустимо.
Это типичная ситуация для многих промышленных измерений с помощью шунта.
Так как величину помехи в этих случаях снизить не удастся, следует выбрать
устройство с большим значением коэффициента ослабления синфазного сигнала,
например 120dB. Тогда:
ивых = 200В/120дБ = 0,2 мВ
Погрешность измерения составит 0,2мВ/50мВ, т.е. 0,04%
Не забывайте уточнять параметры приборов и устройств по спецификации
изготовителя перед принятием решения об их применении!
Подавление синфазной
помехи на переменном токе
Помехи общего вида на переменном токе распространены чаще, чем помехи на
постоянном токе. Особенно, если поблизости включены такие непредсказуемые
генераторы шума как щетки электродвигателей, индуктивные элементы и другие
излучатели электромагнитного поля.
Рассмотрим как воздействует помеха на переменном токе на усилитель и
точность измерения. Свойство усилителя подавлять помеху непосредственно связано
с тем, насколько хорошо его два входа сбалансированы. На переменном токе
появляются дополнительные погрешности. Всему виной емкости входных цепей,
которые формируют непредсказуемый и комплексный характер входного сопротивления.
Степень разбаланса зависит от частоты входного сигнала. Для учета этих
особенностей многие производители нормируют коэффициент ослабления синфазной
составляющей для условий, отличных от постоянного тока. Обычно спецификации
даются для частот 50 или 60 Гц при несогласованности входных сопротивлений в 1
кОм. Легко определить, что устройство, рассчитанное на подавление синфазной
составляющей в 100дБ, обеспечит меньший уровень подавления в присутствии
более высокочастотного шума. Хотя изделие при этом будет функционировать в
пределах технических требований, определенных изготовителем.
Тем более трудно определить пригодность устройства в присутствии шума,
который поступает, кроме того, и по шине питания. Следует иметь в виду, что в
устройствах, предназначенных для подобных применений, не случайно
предусматривают фильтрацию широкополосного входного сигнала еще на стадии разработки.
Диапазон измерения
и защита входов
В большинстве случаев при промышленных измерениях диапазон входного
напряжения составляет от нескольких сотен вольт до нескольких десятков милливольт
одновременно (например, при измерении токов).
Если входной диапазон составляет десятки милливольт, следует предусмотреть
защиту входов от высокого напряжения. Типичная входная защита рассчитана на
перегрузку в соответствии со значением максимально допустимого входного
напряжения, уровень которого определяется независимо от номинального диапазона
измерений.
А что произойдет, если максимально допустимое входное напряжение превышено?
Неизбежна поломка устройства, затраты на ремонт и простой оборудования.
Существует много типов входных защит. Но ни один из них не может абсолютно
или полностью предохранить изделие от выхода из строя. Но повреждения могут
быть сведены к минимуму при использовании устройств, рассчитанных как на
высоковольтные дифференциальные переходные процессы (например, определенные
ANSI, ИИЭР С37.90.1-1989), так и на высокие напряжения синфазного сигнала.
Английский
английский для наших
Джина Каро
Часть 2
В первой части мы познакомились со студентом X и с удовольствием увидели,
как под руководством своего преподавателя Джона он овладел базовыми
премудростями английского языка. В свою очередь, Джон за это время успел заметить, что
студенты X бывают разные. Они делятся на следующие категории:
Математик. Он легко усваивает схемы и правила, но любое исключение из них
для него смерти подобно. "Еще чего выдумают", - бормочет он, когда ему
предлагают вместо "Thank you very much" сказать "Thanks a lot". Выучить неправильные
глаголы для него равносильно катастрофе.
Романтик. Он, наоборот, привык полагаться на свою интуицию, которая его
систематически подводит. Мир английской грамматики для него населен сказочными
чудовищами и принципиально непознаваем. Поэтому в правила он не вникает
никогда: по его твердому убеждению, они не имеют никакого отношения к ужасной
реальности. Сказать it is was been для него - раз плюнуть.
Бритт. Мы называем его так не из-за его склонности к британскому варианту
английского языка, но из-за того, что он, подобно Британскому Правосудию,
склонен полагаться на прецедент. Он опирается не на правила, а на то, что он,
по его мнению, где-то слышал или видел. Поэтому на любые вопросы он отвечает
"Yes, it is".
Наивный. Он твердо убежден, что в английском языке все должно быть точно так
же; как в русском. "Ее Зовут Мэри" у него будет "Her call Mary."
Поищите в себе, читатель, черты этих студентов. Если найдете - эта книга для
вас, для моего дорогого студента X. Если не найдете - эта книга тоже для вас,
но читать ее вам будет куда легче. Итак...
ГЛАВА 1. THE PASSIVE VOICE
О brave new world
Shakespeare, The Tempest
Прекрасный новый мир, обещанный в эпиграфе - это мир Пассива (точнее,
пассивного залога1 - именно так переводится словосочетание The Passive Voice).
Студенты X в замешательстве. Романтик в принципе готов вступить в схватку с
неведомым чудищем по имени Пассив, но не уверен, что выйдет из нее
победителем. Бритт задумывается в поисках прецедента, но вспоминает только I was
born..., да и то неизвестно, пассив ли это. Наивный вообще не понимает, о чем
речь. И только вы, читатель, радуетесь возможности узнать наконец что-то
новое .
Математика слово "пассив" наводит на мысль о том, что раз существует пассив,
то должен быть и актив. Так и есть; более того, именно в активе мы говорили
все это время. Актив - The Active Voice - это когда кто-то делает что-то сам.
Например, он ест, она спит или стол стоит в углу комнаты. Здесь и он, и она, и
даже стол сами производят действие, о котором говорится в предложении. Когда
мы в предыдущем томе рассматривали времена (напоминаю: мы уже знаем
Present Indefinite, Present Continuous, Present Perfect, Present Perfect
Continuous, Future Indefinite и Human Future, то есть to be going to), мы
имели дело исключительное активом. И жили, казалось бы, не тужили: говорили все,
что хотели сказать. То есть безо всякого пассива обходились. Так зачем он нам
вдруг понадобился?
Дело в том, что в этом таинственном пассиве очень любят говорить те, для
кого английский язык - родной. Более того, существует целая куча случаев, когда
без него действительно не обойтись. Все эти случаи мы рассмотрим
последовательно, а для начала, как всегда, поиграем в конструктор.
1.1. Конструкция
"But how can we do it if we don't know what It is?"
"Why blame it all, we've got to do it. Don't I tell
you it's in the books? Do you want to go to doing
different from what's in the books, and get things
all muddled up?"
Mark Twain, The Adventures of Huckleberry Finn
Самое главное, что необходимо держать в голове - это что бывает два разных
инфинитива. Что такое инфинитив? Для тех, кто не читал первый том, поясняю:
Не обращайте внимание на страшное слово "Залог". Это просто такое слово, и нам не
обязательно точно Знать, что оно означает.
инфинитив - это совсем не то, что индефинит2. Инфинитив (The Infinitive) - это
неопределенная форма глагола, которая отвечает на вопрос "что делать?".
Что делать? - есть, пить, читать, писать; to eat, to drink, to read, to
write. Именно в этой форме глагол дается в словарях. Если наш герой сам ест,
пьет, читает и пишет, то именно этот инфинитив мы и спрягаем:
he eats, you drink, we read, she writes.
Пассивный инфинитив - это "быть съеденным", "быть выпитым", "быть
прочитанным", "быть написанным" (я затрудняюсь сказать, на какой вопрос он отвечает).
Значит, он будет состоять из глагола to be (быть) и нашего смыслового
глагола в форме "съеденный", "выпитый" и так далее. Как вы думаете, что это за
форма? Вариантов не так много, потому что мы вообще знаем не так много
глагольных форм. Мы знаем: инфинитив (обыкновенный или голый), инго-
вую форму, вторую форму и третью форму. Рассмотрим для примера глагол to eat.
Вот эти формы: to eat (обыкновенный инфинитив), eat (голый инфинитив), eating
(инговая форма), ate (вторая форма) и, наконец, eaten (третья форма).
Подумайте сами, какая из этих форм подойдет после глагола to be, чтобы
получилось "быть съеденным". Наш Математик ответит на этот вопрос сразу, у других же
могут возникнуть сомнения. Поэтому смотрим по порядку:
1. to be to eat.
Нет, получилось что-то страшное. "Быть есть". Отбрасываем.
2. to be eat.
Студент X обычно тяготеет именно к этому варианту. Но, к сожалению, если
посмотреть внимательно, то это тот же самый "быть есть", который мы уже
отвергли. Только без второго to. Отбрасываем.
3. to be eating.
Красиво и даже, на радость Бритта (преждевременную), что-то напоминает. Что
бы это было? Давайте попробуем проспрягать такой инфинитив. Инговая форма -
eating - это неизменяемая часть (все согласны?). Значит, при попытке спряжения
мы будем изменять только глагол to be, a eating будет присобачиваться просто
так. Что получится?
I am eating
You are eating
He is eating...
Достаточно. Узнаете, что вышло? Вот именно. Обыкновенный PrCont (The Present
Continuous Tense). To есть инфинитив to be eating - это хороший, правильно
построенный Infinitive Continuous, а вовсе не тот пассивный инфинитив, который
мы хотим достичь. Отбрасываем.
4. to be ate.
К этому варианту студент X тоже неравнодушен. Я хочу открыть вам одну тайну:
из второй формы глагола никогда не делается ничего, кроме Pastlndf (The Past
Indefinite Tense), и то только в утвердительной форме3. Это тупиковая ветвь
развития глагола. Поэтому - отбрасываем.
5. to be eaten.
Это все, что у нас осталось. Это и есть пассивный инфинитив. Итак: to be +
смысловой глагол в третьей форме to be eaten, to be drunk, to be read, to be
written, to be done, to be seen, to be closed, to be connected, to be shown,
to be given...)
Теперь рассмотрим, как этот инфинитив работает на примере глагола есть/быть
съеденным:
2 Группа времен Indefinite подробно рассматривается в первом томе, в главах 1 и 2.
3 А что происходит в вопросительной или отрицательной форме? Правильно: там появляется did, а
с ним смысловой глагол идет всегда в голом инфинитиве.
to eat/to be eaten.
Внимание!
Если в активе мы имели дело с инфинитивом to eat, то в пассиве мы имеем дело
с инфинитивом to be.
Еще раз повторяю: to be, а не to be eaten. Потому что eaten - это
неизменяемая часть, и ее мы будем прилеплять просто так, не думая об этом. А спрягать мы
будем именно глагол to be.
Рассмотрим предложение: Джейн ест яблоки каждый день. Это нормальное
активное предложение, потому что Джейн производит это действие сама: Джейн что
делает? - ест.
Какое это, кстати, время? Правильно:
если "каждый день" - это Prlndf (The Present Indefinite Tense):
Jane eats apples every day.
Мы работаем с инфинитивом to eat. Поэтому мы берем и ставим его в то время,
которое хотим получить: Jane eats.
Теперь поставим в подлежащее не Джейн, а яблоки. Яблоки съедаются (ею)
каждый день. Работаем с инфинитивом to be, а значит, его и ставим в Prlndf.
Получается are (почему? А потому, что множественное число).
Apples are...
И дальше, как и было обещано, просто прилепляем смысловой глагол в третьей
форме:
Apples are eaten.
Можем теперь добавить every day, и получится осмысленное предложение:
Apples are eaten every day.
Если мы непременно хотим указать, кем именно они съедаются, можем также
вставить в это предложение и саму Джейн. Но делать это надо не как попало, а с
помощью предлога by:
Apples are eaten by Jane every day.
Теперь мы поняли, как надо рассуждать, и я вам советую самостоятельно
заполнить табличку. Слева - предложения в активе, с указанием (на всякий случай)
времени, в котором они стоят. А справа вы должны написать те же самые
предложения, но уже в пассиве. Не забудьте, какой глагол мы спрягаем: глагол to be.
Не забудьте также приписывать третью форму глагола, а то будет не совсем
понятно , о чем это вы толкуете.
Tense
Active Voice
Passive Voice
Infinitive
to eat
to be eaten
(1) Prlndf
Jane eats apples every day
Apples are eaten every
day
(2) PrPf
Jane has eaten - three apples
Three apples...
(3) Pastlndf
Jane ate all the apples yesterday
All the apples...
(4) Futlndf
Jane will eat two apples
Two apples...
(5) HumFut
Jane is going to eat your apple
Your apple...
(6) PrCont
Jane is eating my apple
My apple...
(7) modal
Jane can eat this apple
This apple...
verb + bare
Inf
В конце книги (в ключах) эта табличка приводится в том виде, в каком ей
надлежит быть. Проверьте себя. Если что получилось не так - внимательно читаем
комментарии.
Комментарии
(2) Active: Jane has eaten three apples (PrPf). Мы имеем дело с глаголом to
eat, который у нас стоит в форме PrPf. Вспомогательный глагол - to have
(почему в форме has? Remember Tarzan4!) + смысловой глагол (to eat) в третьей
форме .
Теперь Passive:
в форму PrPf мы должны поставить не глагол to eat, а глагол to be.
Вспомогательный глагол времени PrPf - to have, значит
Three apples have...
Плюс глагол в третьей форме. Какой глагол? Опять вспоминаем, что в пассиве
мы работаем с глаголом to be:
Three apples have been...
И плюс третья форма смыслового глагола, которая никак не изменяется, а
лепится просто так:
Three apples have been eaten.
(3) Active: Jane ate all the apples yesterday (Pastlndf). Наш глагол to eat
стоит в форме Pastlndf: ate. А в пассиве мы должны в форму Pastlndf поставить
- какой глагол? Ну конечно, to be, и согласовать его с подлежащим "все
яблоки" , которое у нас во множественном числе:
All the apples were...
И, как всегда, без лишних раздумий, смысловой глагол в неизменяемой третьей
форме: All the apples were eaten.
(4) Active: Jane will eat three apples (Futlndf). После вспомогательного
глагола will наш смысловой глагол идет в форме голого инфинитива: will eat.
Значит, в пассиве после will наш глагол (to be! главное - это все время
держать в голове, что в пассиве мы все операции проделываем с глаголом to be!)
тоже пойдет в голом инфинитиве: will be. И плюс, конечно, неизменяемая третья
форма смыслового глагола:
Three apples will be eaten.
(5) Active: Jane is going to eat your apple. Обычно этот пункт вызывает
брожение умов. Появляются поползновения поставить в пассив оборот to be going:
Jane is gone или даже Jane is been going, - или проделать что-нибудь не менее
ужасное. Хочется задать закономерный вопрос: почему в таком случае в пункте
(4) ни у кого не возникло искушения поставить в пассив глагол will. Призовем
на помощь логику. То be going - это то же самое, что will, то есть это просто
слова, служащие для образования будущего времени. Вся разница заключается в
том, что после will глагол идет в голом инфинитиве, а после to be going - в
обыкновенном, то есть с частицей to. Следовательно, поступаем с этим временем
точно так же, как поступали с Futlndf: сначала подлежащее:
Your apple...
затем вспомогательные глаголы, образующие наше будущее время:
Your apple is going...
затем ставим наш глагол (все уже хорошо поняли, что в пассиве "наш глагол" -
это to be) в той форме, в которой ему положено идти после going, то есть в
нормальном инфинитиве:
Your apple is going to be... и, не глядя, третью форму: Your apple is going
to be eaten.
(6) Active: Jane is eating my apple (PrCont) . Все ошибки, которые вы могли
здесь допустить, связаны с одним: душа не принимает постановки глагола to be в
Continuous. Однако ничего не поделаешь: играем по правилам.
Подлежащее плюс вспомогательный глагол времени PresCont:
О том, кто такой Тарзан и почему о нем необходимо помнить, вы можете узнать из подраздела
1.2.2 первого тома.
My apple is...
После вспомогательного глагола ставим наш глагол в инговой форме:
My apple is being...
Именно так. Ведь наш глагол - по-прежнему to be. Это может быть тяжело
психологически , но тем не менее это грамматически абсолютно правильно.
Плюс, как всегда, неизменяемая часть:
My apple is being eaten.
(7) Active: Jane can eat this apple. По конструкции это ничем не отличается
от Fntlndf: смысловой глагол находится в голом инфинитиве.
Если мы еще не забыли, что является нашим глаголом в пассиве (а как это
забыть, если мы только об этом и говорим?) , все должно получиться само собой.
Подлежащее плюс модальный глагол:
This apple can...
плюс наш глагол в голом инфинитиве:
This apple can be...
плюс то, что всегда:
This apple can be eaten.
Теперь, когда мы разобрались с конструкцией, студент X вдруг вспоминает о
Джейн. Куда мы все время девали Джейн? Почему мы не приписывали by Jane? Из
экономии бумаги и типографской краски?
Отнюдь. Посмотрите сами. Если приписать Джейн (Three apples have been eaten
by Jane), то естественным образом возникает вопрос: а не проще ли сказать Jane
has eaten three apples? Зачем нам вообще пассив?
Вот именно, - ликует Наивный, - зачем? Я всегда чувствовал, что никакого
пассива нам не надо, и поэтому всегда его игнорировал. Значит, я правильно
поступал?
Увы. Все то, чем мы занимались в этой главе, - это не занятная игра ума, а
необходимая база для овладения целой огромной, важной, красивой сферой
английской грамматики. Давайте сделаем несколько упражнений, чтобы закрепить то, что
мы поняли о конструкции, а потом, наконец, ответим на вопрос: зачем нужен
пассив?
Подробные рекомендации по поводу того, как делать упражнения, приведены в
первом томе, в главе 1.2. После того, как сделаете любое упражнение из этой
книги, проверьте себя по ключам, проанализируйте свои ошибки, и только потом
читайте комментарии (если они есть). И так каждый раз.
Упражнение 1
Даны предложения в активе. Поставьте их в пассив, начиная с того
подлежащего, которое у нас уже написано. При этом не приписывайте, пожалуйста, кем (by
whom) это действие сделано, то есть вообще позабудьте о том
подлежащем, которое стоит в первоначальном (активном) предложении. Например, при
первоначальном предложении Не broke the window last night, результатом должно
быть The window was broken last night, безо всяких by him.
1. He is repairing the bike. The bike ...
2. You can't do this. This ...
3. We were going to fire him'. He ...
4. They will take the two seats on the left. The two seats on the left ...
5. She feeds him on boiled carrot. He ...
6. She has closed the door. The door ...
7. He is going to sign the contract. The contract ...
8. We are discussing it now. It ...
9. She killed him a year ago. He ...
10. I am going to wash the dishes. The dishes ...
11. He read the book at last. The book ...
12. They are singing an Irish song. An Irish song
Комментарии
Так как это упражнение было довольно простым, прокомментируем только два
предложения:
(3) Я надеюсь, что это предложение никого не поставило в тупик. We were
going - это то же самое, что we are going, только в прошедшем времени: не
"собираемся", а "собирались". Поэтому, конечно, и пассивное предложение стоит в
прошедшем времени.
(11) Интересно, как вы догадались, что это прошедшее время, а не настоящее?
И догадались ли вы об этом вообще? Поясняю: в настоящем времени было бы he
reads. Remember Tarzan!
1. Один мой студент перевел это как "мы вместе ходили на пожар". Во
избежание, сообщаю, что to fire - это "увольнять".
Упражнение 2
Даны предложения в пассиве. В некоторых есть ошибки, а в некоторых нет.
Поставьте плюсики у правильных предложений, и исправьте неправильные.
1. This house was build by a famous architect.
2. A new food store is going to opened here.
3. All the trash has been thrown away.
4. The ladder is going to be painted.
5. Have been you invited to the party?
6. Can these forks be washed?
7. They are satisfied not.
8. This factory will closed.
9. All the cars was sold.
Комментарии
(1) Перепутали третью форму с голым инфинитивом.
(2) Забыли самое главное: глагол to be, с помощью которого, собственно,
пассив и образуется.
(5) То ли забыли, как задается вопрос (см. гл.1 и 3.1 первого тома), то ли
не видим альфу.
(7) По-прежнему не видим альфу.
(8) Напоминаю: без глагола to be никакого пассива не получится.
(9) Запутались в числах.
На всякий случай скажем с полной определенностью: когда в пассиве стоят
времена группы индефинит, альфой будет глагол to be (am, is, are, was, were),
кроме Future Indefinite, где альфой, как всегда, будет will. Во всех остальных
временах альфами будут вспомогательные глаголы этих времен. В предложениях с
модальными глаголами модальные глаголы всегда будут альфами. И - самое главное
все всегда строится по правилам, вне зависимости от того, пассив
это или актив. А правила для вопросительных и отрицательных предложений мы с
вами уже давно знаем.
1.2. Употребление пассива
When we remember that we
are all mad, the mysteries
disappear and life stands
explained.
Mark Twain, Notebook
1.2.1. Made in Russia
Well then, the books are something like our
books, only the words go the wrong way.
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Начнем с чего попроще: с такого употребления пассива, которое ничем не
отличается от употребления пассива в русском языке.
А что, - приятно удивляется Наивный, - в русском языке тоже есть пассив? Еще
как.
Посмотрим на предложение: "Наша проблемы связаны с нехваткой денег". Что мы
видим?
Подлежащее: наши проблемы
Сказуемое: связаны...
Стоп. Каким глаголом выражено это сказуемое?
Что значит "каким"? - недоумевает студент X. - Конечно, глаголом
"связывать" !
Хорошо. В таком случае, этот глагол должен стоять в каком-то времени. В
русском языке, как мы знаем, всего три времени глагола: прошедшее, настоящее и
будущее, плюс еще иногда различается совершенный и несовершенный
вид. Наш глагол - "связывать". Вот все его формы (учитывая, что подлежащее
стоит во множественном числе):
Прошедшее время: связывали (несов. вид)/связали (сов. вид)
Настоящее время: связывают
Будущее время: будут связывать (не сов. вид)/свяжут (сов. вид)
Ничего подобного мы в нашем предложении не наблюдаем. Предположение, что в
предложении "Наши проблемы связаны с нехваткой денег" сказуемое выражено
глаголом "связывать", не выдерживает критики.
Чем же оно выражено?
Редкий студент X может ответить на этот вопрос самостоятельно. Возникают
следующие версии (интересно, какой придерживаетесь вы) : оно выражено глаголом
"связаны"; оно выражено причастием; оно ничем не выражено; оно
отсутствует . Предлагаю вам самостоятельно проанализировать каждую из этих
догадок и убедиться в их абсурдности.
А я с удовольствием сообщаю: в предложении "Наши проблемы связаны с
нехваткой денег" сказуемое выражено глаголом "быть".
К сожалению...
...убедить в этом студента X не так-то просто. Где там "быть", если его там
нету? Отвечаем: он есть, но его не видно. Мы уже раньше (гл. 1.1 первого тома)
говорили, что если в русском предложении глагола как бы нет, это значит, что
на самом деле там незримо присутствует глагол "быть", а следовательно, в
английском предложении to be появится непременно.
Если у вас с этим до сих пор трудности, предлагаю
Фокус (1)
Если вы не видите в русском предложении глагола, стоящего в прошедшем,
настоящем или будущем времени, то поставьте это предложение в прошедшее время.
Все тот же пример:
Наши проблемы связаны с нехваткой денег.
"Связаны" - это не глагол, стоящий во времени, это причастие. Ставим в
прошедшее время: "Наши проблемы были связаны с отсутствием денег". Что вышло?
Глагол "быть" на самом видном месте.
Итак, в нашем предложении незримо присутствует глагол "быть" и есть краткое
страдательное причастие прошедшего времени от глагола "связывать". А как вы
думаете, что такое причастие прошедшего времени? Да это же третья форма
глагола ! Вот вам и пассив в чистом виде - точно такой же, как в английском языке.
Наши проблемы связаны с нехваткой денег.
Our problems are connected with the lack of money.
Еще примеры.
"У него разбит нос", - или, чтобы уберечь Наивного от соблазна спросить:
"Как будет "у"?", перефразируем эту фразу в ее неуклюжий аналог "Его нос
разбит". Что такое "разбит"? - Краткое страдательное причастие прошедшего
времени . А где глагол? - Нет глагола. А если поставить в прошедшее время? -
Получится "Его нос был разбит" или, говоря по-русски, "У него был разбит нос". Это
что? - Это пассив. Значит, и в настоящем времени ("У него разбит нос") - это
тоже пассив:
His nose is broken. Посмотрим на цитаты:
Oh, so this is Jesus Christ,
I am really quite surprised.
You look so small, Not a king at all.
"Я действительно очень удивлен": спрягается глагол "быть (удивленным)": to
be surprised. Если вас посетили сомнения, вспомните фокус и поставьте
предложение в прошедшее время: я был удивлен. Глагол "быть" так и выпирает.
Then I was inspired. Now I'm sad and tired.
"Тогда я был вдохновлен". Нет никаких сомнений, что спрягается глагол "быть
(вдохновленным) ".
Say you don't need no diamond ring and I'll be satisfied.
" Я буду удовлетворен". Опять глагол "быть (удовлетворенным)".
По идее, все должно быть понятно. Этот пассив ничем не отличается от
русского пассива. А в русском языке пассив - это когда сказуемое выражено глаголом
"быть" (которого не видно в настоящем времени) плюс краткое страдательное
причастие прошедшего времени.
Упражнение
(несколько сложнее, чем в предыдущем разделе, потому что теперь надо
перевести с русского языка):
1. С чем это связано?
2. Почему у тебя разбит нос?
3. Карфаген будет разрушен.
4. Заключенные были освобождены.
5. На этой неделе построено пять домов.5
6. Телефон был изобретен в 1876 году.
Комментарии
(кроме (3), (4), (6), где все и без комментариев понятно)
(1) , (2) Вспомнили структуру вопроса? Вопросительное слово, альфа,
подлежащее, все остальное, предлог в конце. А почему альфа is? А потому, что is -
всегда альфа.
(5) В зависимости от того, правильно или нет вы, написали это предложение,
вот два типа комментария:
а) Ну что же вы? Говорили же вам: не ошибитесь со временем! Перечитывайте
теперь первый том.
б) Ура, приносим вам наши поздравления: вы помните перфект! Мало кто может
5 О, не ошибитесь со временем! Подумайте: мало того, что "на этой неделе", так еще и "пять"! О
чем это говорит? Чтобы вы думали именно о времени и не отвлекались на всякие глупости, я даже
подскажу вам, что в подлежащее надо поставить именно "пять домов".
этим похвастаться.
1.2.2. Неопределенно-личное предложение
Entities should not be
multiplied unnecessarily.
William of Ockham
Допустим, вы хотите построить предложение типа "его убили", "ей подарят
котенка", "мне никогда ни о чем не рассказывают" и так далее. Такие предложения
называются неопределенно-личными.
"Ой, как страшно", - думает Романтик.
Если вам не хочется запоминать название "неопределенно-личное предложение",
можете этого не делать. Главное - понять суть: речь идет о таком предложении,
в котором (в русском языке!) отсутствует подлежащее, а глагол стоит в третьем
лице множественного числа.
"Нет, - думает Романтик, - все равно непонятно. Пропущу-ка я эти
рассуждения. Может, дальше будет попроще".
Нет уж, ничего не пропускайте. Я чувствую, что настал момент такой -
объяснить про лица и числа.
Первое лицо - это "я", любимый (в единственном числе) и "мы" (во
множественном) . Поэтому выражение "от первого лица" означает, что повествование ведется
с помощью слов "я" или "мы", то есть от лица "меня" или "нас".
Например, все сочинения Юза Алешковского написаны от первого лица. В
английском языке это местоимения I и we.
Второе лицо - "ты" (в единственном числе) и "вы" (во множественном). В
некоторых языках различаются такие вторые лица: "ты"; "вы" уважительное,
адресованное к одному человеку; "вы" уважительное, адресованное к группе лиц; "вы",
адресованное к группе лиц, с каждым из которых говорящий на "ты". Видите, как
оно? Я сообщаю это исключительно с целью порадовать вас тем фактом, что в
английском языке второе лицо всего одно: you. Оно же и "вы", и "ты", и
уважительно, и неуважительно, и к группе, и не к группе.
Третье лицо - "он", "она" или "оно" (в единственном числе) и "они" (во
множественном) . Например, роман "Война и мир" (все четыре тома!) написан от
третьего лица. А когда мы говорим "обойдемся без третьих лиц", мы имеем в
виду, что первые лица как-нибудь сами разберутся со вторыми, то есть "я" с
"тобой", "мы" с "вами", без привлечения "его", "ее" и "их". В английском языке мы
имеем местоимения третьего лица he, she, it и they.
Кстати...
Многие почему-то думают, что местоимение they относится только к
одушевленным существительным, а множественное число от слова it будет не they, a its.
Распространенность этого заблуждения не мешает ему оставаться заблуждением.
They - это множественное число всех трех местоимений третьего лица
единственного числа (теперь-то мы знаем, что означают эти слова!), одушевленных или
неодушевленных, то есть и от he, и от she, и от it.
Вот как это выглядит в виде таблички:
Лицо
Е динств енное
Множественное
число
число
Первое
я
I
мы
we
Второе
ты
you
вы
you
он
he
они
they
Третье
она
she
они
they
оно
it
они
they
Другими распространенными заблуждениями являются:
а) уверенность большинства студентов X в том, что все притяжательные
местоимения (будь то "мой", "его", "ее", "их", "ваш" или "твои") - это your. Из-за
этого преподавателям приходится выслушивать множество нового и интересного
относительно их (преподавателей) жен, мужей и детей, а также испытывать
неприятные ощущения, когда студент X, рассказывая леденящую кровь историю,
заканчивает ее словами:
And then your head was cut off.
б) упорное нежелание Наивного усмотреть разницу между местоимениями his и
him: Если сказать ему, что первое из них отвечает на вопрос "чей?" (his dog) и
тем самым радикально отличается от второго, отвечающего на вопрос "кого?"6
(see him) , это никак не прояснит ситуацию, потому что для него здравый смысл
заслоняется соображением, несопоставимым по масштабу с нашими рассуждениями: а
именно, что в русском языке оба местоимения выражаются словом "его". Между
"его собакой" и предложением "я вижу его" разница, тем самым, исчезает. Еще
раз напоминаю: никогда не аргументируйте от русского языка. Давите в себе
Наивного .
Мы остановились на том, что в неопределенно-личном предложении сказуемое
стоит в форме третьего лица множественного числа. Смотрим в табличку. Третье
лицо множественного числа - это "они". "Они рассказывают", "они подарят", "они
убили". Но подлежащего, как мы уже упоминали, в неопределенно-личном
предложении нету. Значит, просто: "рассказывают", "подарят", "убили".
Ну хорошо. Теперь мы знаем, что предложения "Его убили"; "Ей подарят
котенка"; "Мне никогда ничего не рассказывают" неопределенно-личные. И как нам
теперь переводить их на английский язык? Сначала посмотрим, как их обычно
переводит Наивный:
Him killed.
Her will give a kitten.
Me never tell anything.
Получается замечательно: точно как по-русски. У этих предложений, во всем их
великолепии, есть один недостаток: они ни при каких условиях не могут быть
поняты англоговорящим собеседником, если только он не владеет русским языком в
совершенстве и не сообразит, что вы дословно перевели конструкцию родного
языка . Но и тогда ему понадобятся недюжинные лингвистические и аналитические
способности .
Некоторые, впрочем, догадываются, что в английском языке должно быть
подлежащее. Они знают также, что him, her и me могут быть подлежащими, потому что
не стоят в именительном падеже. Поэтому Бритт вспоминает оборот it is
impossible7 и выходит из положения таким образом:
6 А также на другие падежные вопросы (кому, кем, о ком: give him, is done by him, speak about
him). Но эти случаи ни у кого ни с чем не путаются.
7 Предложения вида it is cold/hot/impossible сюда вовсе не относятся. Они не неопределенно-
личные (глагол в третьем лице единственного числа), а вообще безличные (на -о). Именно
безличные предложения переводятся на английский язык с помощью формального подлежащего it +
прилагательное , но никак не неопределенно-личные.
It killed him.
It will give her a kitten.
It never tells me anything.
У собеседника волосы на голове шевелятся от невыразимого ужаса. Он
представляет себе некое "оно" (совсем как в одноименном романе Стивена Кинга - "It"),
этакую олицетворенную, но безымянную, а от этого еще более жуткую, темную
силу, которая сначала убила "его", потом, нацепив маску благодушия, подарит "ей"
котенка, но которая никогда ничего не говорит... Можно поседеть в одночасье.
Математик не так прост. Он знает, на что должно быть похоже английское
предложение. Вот его мысли по этому поводу:
They killed him.
Somebody will give her a kitten.
Nobody ever tells me anything.
Все выглядит очень благолепно. Но есть одна загвоздка. Переводим эти
предложения обратно на русский язык:
Они убили его.
Кто-то подарит ей котенка.
Никто никогда ничего мне не рассказывает.
Откуда взялись "они", "кто-то" и "никто"? Их не было в наших первоначальных
предложениях. Когда вы говорите "они убили его", подразумевается, что вы
знаете, кто эти "они". Когда вы говорите "кто-то подарит ей котенка"
подразумевается, что вы не знаете, кто это будет. Когда вы говорите "мне никто
никогда ничего не рассказывает" - слово "никто" вносит дополнительный
жалостный оттенок, которого в первоначальном предложении не было.
Введением новых подлежащих Математик нарушил аутентичность наших
предложений. Он сделал из них другие, с другим смыслом и с новыми действующими лицами.
Как же нам быть?
Пора уже спохватиться: а что мы вообще в данный момент изучаем? Мы изучаем
пассив.
Вот именно.
Когда мы хотим перевести на английский язык русское неопределенно-личное
предложение, не нарушая его структуру и не вводя никаких посторонних
сущностей8 , на помощь приходит пассив.
Мы должны взять то существительное или местоимение, которое есть в нашем
предложении, и сделать из него подлежащее. А потом, сообразуясь с законами
образования пассива, поставить глагол to be в нужное время (в соответствии со
смыслом предложения) и прилепить смысловой глагол в третьей форме.
В предложении "Его убили" единственное местоимение - "его". Делаем из него
подлежащее, то есть ставим его в именительный падеж:
Не. . .
"Убили" - это прошедшее время. Ставим глагол to be в прошедшее время. Не
was. . .
Плюс смысловой глагол to kill в третьей форме: Не was killed.
Ура. Вот оно, предложение, абсолютно адекватное первоначальному.
"Ей подарят котенка" - можно сделать подлежащим ее, а можно и котенка. Сразу
заметим, что предпочесть следует того, кто главнее. При выборе между человеком
и котенком главнее, в силу традиционного антропоцентризма, окажется человек:
She...
"Подарят" - это будущее время. Ставим глагол to be во время Futlndf: She
will be...
И плюс глагол "дарить" в третьей форме: She will be given...
Посмотрите еще раз на эпиграф. Это Знаменитая "Бритва Оккама" - Ockham's razor.
А теперь начинается самое страшное. Как нам сюда присобачить котенка? Вот
какие эволюции претерпевает мысль Романтика:
"She will be given..." Как вставить котенка? Вообще, что-то уже опять ничего
непонятно. Попробуем так: переведем на русский язык. Получается как бы "Она
будет подарена... то есть одарена... котенком". Ага, вот оно: by a kitten.
"Точно-точно. Еще в прошлой главе говорили, что надо ставить предлог by."
И говорит: She will be given by a kitten.
Ужасно. Давайте же будем логичны. Прежде всего, не будем издеваться над
русским языком и из неопределенно-личного предложения "ей подарят" делать "она
будет одарена". Если нам непонятно, как приделывать котенка, подойдем к этому
вопросу с другой стороны.
Посмотрим на вариант (будем называть такой вариант "компромиссным"),
предлагавшийся Математиком:
Somebody will give her a kitten. Это плохо по смыслу (появился лишний
somebody), но грамматически хорошо. Что мы хотим сделать? Перевести это
предложение в пассив, попутно выкинув из него somebody. Так и поступим: поставим
her в подлежащее (she), глагол переделаем в пассивное наклонение (will be
given) , а все остальное оставим как было и как полагается по правилам
английского языка. Где это видано, чтобы глагол to give требовал предлога by? Он
вообще никаких предлогов не требует (см. первый том, раздел 4.1):
She will be given a kitten.
"Мне никогда ни о чем не рассказывают" - делаем подлежащим "меня" в
именительном падеже: "Не рассказывают" - настоящее время, то есть глагол поставим в
Prlndf:
I am. . .
Отрицание у нас будет выражено словом "никогда": I am never told...
И дополнение: ни о чем. А как это будет - "about anything" или просто
"anything"? А давайте посмотрим на компромиссный вариант:
Nobody ever tells me anything.9
Никакого about там не было, значит, и в соответствующем пассивном
предложении ему нечего делать: I am never told anything.
Чтобы не возникло иллюзии, что в пассиве вообще никаких предлогов не бывает,
рассмотрим еще несколько примеров.
Попробуйте сначала перевести их самостоятельно.
1. Его ударили по голове.
2. Ее целуют в губы.10
3. Его собираются поздравить с юбилеем.
4. На нее никогда не смотрят.
5. Его никогда не слушают.
6. Их ищут с утра.
7. Чем его кормят?11
8. Нас не собираются ждать.
9. Найдут ли ее когда-нибудь?
10. Заплатили ли ему?
11. Деньги уже перевели?
12. Мне показывали этот журнал уже двадцать раз.
Сначала проверьте себя по ключам, потом попробуйте сами понять, почему у вас
неправильно, а уже потом читайте комментарии. Я не рассматриваю тот утопиче-
9 Если вы Запутались в ever и never, не огорчайтесь. Потерпите до гл. 5, а пока игнорируйте
их.
10 В данный момент.
11 Вообще.
ский случай, что у вас вдруг все правильно.
Комментарии
(1) Выбрать между Prlndf и PrPf невозможно: мало данных. Я предлагаю впредь
исходить из следующего допущения: если не дан отчетливый контекст, то мы будем
предполагать рассказ. То есть, в данном случае, he was. Я надеюсь, что никто
не потерял предлог over:
Somebody hit him over the head He was hit over the head.
(2) Здесь надо было не только не потерять предлог (to kiss somebody on the
lips), но и правильно определить время. Все-таки ее целуют в настоящий момент,
это протяженный во времени процесс, имеющий начало и конец, а значит,
PrCont.
(3) Без комментариев. Ошибиться можно, только если полностью проигнорировать
все, что мы уже знаем о конструкции перфекта.
(4) Интересно, вы потеряли предлог at? А если не потеряли, то куда вы его
дели? Надо как следует разобраться с постановкой предлогов в пассиве.
Nobody ever looks at her.
Слово nobody мы выкинули, и начали предложение с "нее": She...
Дальше ставим все в настоящем времени: She is never looked...
А теперь вспоминаем, что глагол to look в значении "смотреть на" требует
предлога "at": She is never looked at.
Тот предлог, который стоит в конце пассивного предложения, относится на
самом деле к подлежащему. При обратном переводе на русский язык, надо начинать
именно с этого предлога: "На нее..."
Что это нам напоминает? Конечно, Задавание вопросов - Asking Questions. В
вопросительном предложении предлог, стоящий в конце, относится к
вопросительному слову. А в пассивном предложении он относится к подлежащему. В
обоих случаях, предлог, стоящий в конце, относится к первому слову в
предложении. Это соображение должно предохранить нас от искушения поставить предлог в
конец предложения вида "Его ударили по голове" и сделать из него "Не was hit
the head over".
(5) Аналогично предыдущему. Разница заключается в том, что в предложении с
глаголом "смотреть" у студента X появляется ощущение, что неплохо бы поставить
предлог (по-русски: смотреть на), а в предложении с глаголом "слушать" такого
ощущения не появляется. Напоминаю, что глагол to listen требует предлога to.
(6) Если допустить, что вы не потеряли предлог for, который, как и в двух
предыдущих случаях, должен стоять в конце предложения (почему?), возможны еще
три варианта ошибок в выборе времени. Если вы Романтик или Наивный, вы забыли
о существовании перфекта и составили предложение в том из двух настоящих
времен, к которому в данный момент у вас больше лежало сердце:
They are looked for since morning (Prlndf);
They are being looked for since morning (PrCont).
Если же вы Математик, вы могли вспомнить о существовании не просто перфекта,
но PrPfCont, исходя из того, что плохая (компромиссная) фраза звучала бы как
"We have been looking for them since morning". В этом случае у вас
получилось :
They have been being looked for since morning.
Если вы заметили, в предыдущей главе, говоря о конструкции, мы ни словом не
обмолвились о существовании пассивного Залога во времени PrPfCont. По одной
простой причине: у этого времени нет пассивного залога. Его нет не по каким-то
грамматически принципиальным причинам, а чисто практически: нет, и все тут. Не
может быть на свете живого языка, носители которого запросто говорят: have
been being looked. Так что тонкое различие между PrPfCont и просто PrPf в
пассиве пропадает (вздох облегчения).
(7) Если вы правильно определили альфу, никаких проблем быть не должно. Его
кормят - настоящее время; he is fed; is у нас всегда альфа. Предлог в конце.
(8) и (9) Без комментариев.
В (10) и (11) можно было бы поставить Pastlndf, потому что контекст неясен.
Вариант, приведенный в ключах, предполагает живую заинтересованность
спрашивающего в наличии денег на данный момент - об этом подробно было в первом
томе .
(12) Типичный случай перфекта. И "я" еще жив, и отчетный период присутствует
(неопределенный), и количество раз. Помните ли вы об этом?
Кстати...
Если вам почему-либо не нравится ваш преподаватель и хочется довести его до
белого каления, проще всего это сделать на материале пассива. Представьте себе
такую сцену:
Студент X. Me didn't tell about it.
Джон. Так не бывает.
Студент X. Почему? "Мне не сказали".
Джон. Потому что в предложении должно быть подлежащее. Студент X. У меня есть
подлежащее. Me.
Джон. Me не может быть подлежащим.
Студент X. Почему?
Этот диалог можно продолжать до бесконечности. Пусть преподаватель попотеет
и в двадцатый раз объяснит вам, что подлежащее должно стоять в именительном
падеже, а те - это косвенный падеж. И пусть в сороковой раз начертит вам вот
такую табличку:
Именительный
падеж
Косвенный
падеж
Притяжательное
местоимение
Притяжательное
местоимение в
ударной форме
I
me
my
mine
you
you
your
yours
we
us
our
ours
they
them
their
theirs
he
him
his
his
she
her
her
hers
it
it
its
its
thou
thee
thy
thine
Эту древнюю форму я привожу здесь для продвинутого студента Y, а то он
заскучал. В свое время делалась разница между "вы" и "ты", и "ты" выражалось как
раз местоимением thou. Например, у Лонгфелло: Thou, too, sail on, о Ship of
State! (Longfellow, The Building of the Ship).
Пусть заодно в сотый раз расскажет вам, что притяжательное местоимение
ставится в ударную форму в том случае, если оказывается голым, то есть после него
не стоит существительное:
This is his реп, but that pen is hers.
We can't take what is theirs.
This is mine, and that is yours.
В первом части (гл. 2.2) мы уже говорили о бесконечной пользе пения.
Особенно благотворно оно сказывается на успехах Бритта, и в этом все должны
последовать его примеру. Вот как, например, используется пассив в известных
источниках :
Was she told when she was young that pain would lead to pleasure?
I don't know how you were diverted
You were perverted too.
I don't know how you were inverted
No one alerted you.
Remember Caesar
You'll be deported
You'll be demoted
Crucify him.
What you have done will be the saving of Israel
You'll be remembered forever for this
And not only that; you've been paid for your efforts
Pretty good wages for one little kiss.4
У всех, кроме Математика, на этом месте начинается путаница. Интересно, что
связана она не с тонкостями неопределенно-личных предложений, и не с
проблемами в нахождении подлежащего, но с чисто формальной структурой
предложения. Эта путаница могла бы начаться и раньше - когда мы говорили про
конструкцию пассива - но там количество информации еще не превысило критическую
массу, а здесь уже превысило. Если затруднение, которое я сейчас
опишу, покажется вам смехотворным - пропустите весь абзац, не делайте
упражнение и переходите к следующему подразделу.
Дело в том, что мы уже встречали have been (первый том, гл. 3.3) , и после
него шла инговая форма, а вовсе даже не третья. И называлось это Present
Perfect Continuous, а не Passive. Поэтому Романтик, который точно Знает, что
мир непостижим, сейчас начнет ставить инговые и третьи формы наугад, а Бритт -
в соответствии со смутными воспоминаниями о том, что он, как ему кажется, где-
то слышал. Оба пути порочны.
Вот элементарное упражнение, задачей которого является научить вас
различать, где пассив, а где PrPfCont. Все, что необходимо сделать - это раскрыть
скобки и поставить глагол либо в инговую форму, либо в третью, сообразуясь при
этом не с собственными эстетическими воззрениями и не с туманным прецедентом,
но со смыслом предложения.
1. You've been (smoke) too much these days.
2. Your parents have been (marry) since 1950, haven't they?
3. I've been (try) to call her since morning.
4. All the soup has been (eat).
5. This bank has been (rob) four times.
6. My neighbors have been (sing) all night through.
Комментарии
(1) "Вы курите", а не "вас курят". Иначе придется предположить, что вы
вступили в диалог с сигаретами (принимая во внимание контекст - с сигаретами,
выпускаемыми конкурирующей фирмой).
(2) "Мои родители состоят в браке с 1950 года", а не "вступают в него
непрерывно все это время".
(3) "Я пытаюсь", а не "меня судят". Если непонятно - посмотрите в словаре
глагол to try.
(4) "Суп съеден", а не сам кого-то "ест".
(5) "Банк грабили четырежды". В противном случае получится, что штат банка в
полном составе четыре раза выходил на большую дорогу.
(6) "Мои соседи поют", а не кто-то "поет моих соседей".
Чтобы окончательно разобраться, что к чему, проанализируйте цитаты:
I can hear the turning of the key
I've been deceived by the clown inside of me.
Now, I've been looking for a job, but it's hard to find.
Well it's Saturday night
You're all dressed up in blue
I've been watching you awhile
Maybe you've been watching me too.
If you've been bad. Lord I bet you have
And you've not been hit by flying lead
You'd better close your eyes and bow your head.
1.2.3. "Можно", "нельзя" и им подобные
Our problems are man-made; therefore they
may be solved by man.
John F. Kennedy
Чудовищная свистопляска начинается в речи студентов X, когда в предложении
появляются слова "можно", "нельзя", "нужно", "следует" и прочие им подобные.
Поясняю. Я не имею в виду тот случай, когда в том же предложении
присутствует некто, к кому относятся все эти "можно" и "нужно", то есть предложения вида
"мне нельзя сегодня выходить из дома" или "ему следует бросить курить". Даже
Романтик иногда догадывается, что "меня" и "его" надо просто сделать
подлежащим:
I can't go out today.
He should quit smoking.
Я имею в виду гораздо более темные случаи, а именно:
Эту колбасу нельзя есть.
Детей надо любить.
На нее нельзя смотреть.
Не надо его слушать.
Что делают студенты? У Наивного, как правило, сон разума рождает чудовищ:
This sausage can't eat.
Children must love.
At her can't look.
To him shouldn't listen12.
Остается непонятным, кого (или что) именно не может есть эта колбаса, а
также кого должны любить дети. Третье и четвертое предложения вообще не поддаются
анализу.
Бритт выходит из положения с помощью того же инфернального It, с которым мы
уже имели несчастье встретиться в предыдущем подразделе:
It can't eat this sausage.
It must love children.
It can't look at her.
It shouldn't listen to him.
Все эти предложения, конечно, очень познавательны с точки зрения изучения
нравов, повадок и предпочтений мифического существа под кошмарным названием
It, но к поставленной задаче они не имеют никакого отношения.
Математик ничего подобного себе не позволяет. Вот что он делает вместо
этого :
Nobody can eat this sausage. (1)
You must love children. (2)
One can't look at her. (3)
В лучшем случае. To есть если он не Забыл, какого предлога требует listen.
They shouldn't listen to him. (4)
Все эти варианты являются в той или иной степени сносными. Но к каждому из
них у меня, тем не менее, есть претензии.
(1) Все тот же компромиссный вариант, который мы уже подвергли справедливой
критике в предыдущем подразделе.
(2) Действительно, в английском языке, как и в русском, второе лицо может
передавать неопределенно-личную идею. Однако всегда возможна путаница. Кто-
нибудь из присутствующих может отнести ваше you на свой счет. Придется
выкручиваться так:
You - I don't mean personally you - must love children. Получится длинно и
как-то глупо.
(3) Придраться сложнее всего. Вроде бы, действительно, бывает некий one,
который безусловно выражает неопределенно-личную идею. Плохо только одно: так
люди не говорят. Это звучит очень формально, чтобы не сказать, офици-
13
ОЗНО .
(4) Как и в случае (2), такой вариант в принципе существует, но он тоже
двусмыслен. Лучше не вводить никаких лишних действующих лиц - во избежание
недоразумений .
Ну и что теперь делать? Давайте вспомним: о чем мы, собственно, вообще-то
говорим? Как - неужели и здесь пассив?
Именно.
Предложения со словами "можно", "нельзя" и им подобные выражаются пассивом в
сочетании с глаголами can, can't, must, mustn't, should, shouldn't и так далее.
Я знаю, что бывает очень непросто выбрать между этими глаголами по смыслу.
Ведь кроме этих бывают еще may, have to, be to, ought to и другие. Это
отдельная длинная история. Пока мы (довольно грубо) постулируем следующее:
"Можно" будет выражаться словом сап;
"нужно", но скорее "желательно", чем "обязательно" - should; "нужно" в
смысле "необходимо" - must;
"нельзя" или "не надо" в смысле "не рекомендуется" - shouldn't;
"нельзя" в смысле "никоим образом" или "невозможно" - can't.
Все эти глаголы - модальные. Итак, "Эту колбасу нельзя есть". Смело делаем
из колбасы подлежащее.
This sausage...
"Нельзя" - в смысле "никоим образом", а то козленочком станешь:
This sausage can't...
И дальше все по правилам:
This sausage can't be eaten.
Вот оно, предложение, полностью адекватное русскому.
"Детей надо любить" - из соображений чадолюбия, предположим там строгую
необходимость: Children must be loved.
"На нее нельзя смотреть" - допустим, что "нельзя" - строгое, такое же, как с
колбасой. А если мы на нее посмотрим, то увидим что-то слишком ужасное для
нашей психики. То есть can't:
She cant't be looked...
Чего не хватает? Предлога "на":
She can't be looked at.
"He надо его слушать" - предположим, в смысле "не следует", "не
рекомендуется", короче говоря shouldn't:
Не shouldn't be listened to.
Бывают, конечно, случаи, когда без one не обойтись. Но мы рассмотрим их много позже.
Упражнение
1. Эту дверь нельзя было открыть.
2. Такие слова нельзя произносить.
3. Его нужно наказать.
4. Об этом нельзя говорить.
5. Не мешало бы поискать кота.
6. Необходимо найти решение.
7. Сколько можно его ждать?
8. Над этим нельзя смеяться.
9. Это предложение нельзя понять.
10. Хорошо бы сегодня постирать занавески.
1.2.4. Пассив и возвратные глаголы
"I can't explain myself, I'm afraid,
sir," said Alice, "because I'm not
myself, you see."
Lewis Carroll, Alice's Adventures in
Wonderland
Неужели это еще не все? К несчастью, нет. Я говорю "к несчастью", потому что
мы дошли до довольно скользкого пункта. Посмотрим на такие глаголы:
to interest
to call
to surprise
to do
to make
to sell
to discuss.
Я думаю, что все они вам известны. Что они означают?
интересовать
называть
удивлять
делать
делать (в несколько другом смысле)
продавать
обсуждать
С помощью пассива можно из этих глаголов сделать возвратные. Соответственно
интересоваться
называться
удивляться
делаться
продаваться
обсуждаться
Вот что получится (вместе с предлогами):
to be interested (in)
to be called to be surprised (at)
to be done
to be made (of или from)
to be sold to be discussed
Например:
I am not interested in politics.
Я не интересуюсь политикой.
This river is called The Missouri.
Эта река называется Миссури.
Не was surprised at her sudden disappearing.
Он удивился ее внезапному исчезновению.
Such things aren't done this way.
Такие вещи так не делаются.
Bread is made from flour.
Хлеб делается из муки.
The TV sets are sold well.
Эти телевизоры хорошо продаются.
Your question is being discussed.
В данный момент ваш вопрос обсуждается.
So far, so good - пока все хорошо. Можно даже сделать
Упражнение:
1. Чем вы интересуетесь?
2. Она интересуется литературой всю жизнь.
3. Как называется эта площадь?14
4. Когда он был жив, он интересовался шахматами.
5. Я не думаю, что он заинтересуется вашей идеей.
6. Как это делается?15
7. Как это может делаться?16
8. Из чего делается хлеб?
9. Из чего будет делаться этот суп?17
10. Чему вы удивляетесь?
11. Боюсь, он удивится этому.
12. Он уже два года удивляется ее манерам.
Проверьте себя по ключам. Если что-то вышло не так, значит, вы невнимательно
читали.
Почему же я называю этот пункт скользким? Дело в том, что есть целых два
подвоха .
Подвох номер один связан с наличием в английском языке слова self и
образованных от него возвратных местоимений
myself
yourself (в единственном числе)
yourselves (во множественном числе)
himself
herself
ourselves
themselves
В некоторых случаях приходится употреблять не всеми любимый (я надеюсь)
пассив, а глагол с этими местоимениями. Например, "он порезался": he cut himself.
Почему именно так, а не he was cut?
Потому, что он как бы "порезал сам себя". Именно в том случае, когда можно
подставить слова "сам себя", употребляется -self, а не пассив. Если же мы
скажем he was cut, получится, что его порезал кто-то другой, дословно "его
порезали" . Например:
14 Вопросительным словом будет не how, a what.
15 С глаголом to do.
16 С глаголом to do.
17 Как и в случае с хлебом, используется глагол to make. Рекомендуемый предлог в данном случае
- of.
He washed himself
Он помылся (помыл сам себя)
Не was washed
Его помыли
Не is going to hang himself
Он собирается повеситься (повесить сам себя)
Не is going to be hanged
Его собираются повесить
Не forgot himself
Он забылся18 (забыл сам себя)
Не was forgotten
Его забыли
Все это можно запомнить по принципу красивого глагола to outsmart:
Не has outsmarted himself
Он перехитрил сам себя
Не has been outsmarted
Его перехитрили
Вспомним также уже известный нам глагол to call:
Her name was Magill and she called herself Lill But everybody knew her as
Nancy-
Идея не в том, что "она называлась", а в том, что она "сама себя называла".
Следуя этому принципу, можно различить, где пассив, а где -self и во всех
остальных случаях.
Некоторые дополнительные тонкости всплывают, когда мы имеем дело с двумя
глаголами: to feel и to behave. На русский язык они переводятся,
соответственно, "чувствовать себя" и "вести себя". Поэтому все, кто уже ознакомился с
местоимениями на -self, норовят говорить:
I feel myself unhappy.
Не behaved himself badly.
Это неправильно. Если после глагола feel стоит нечто, отвечающее на вопрос
"как?" или "какой?" ("каким?"), то никаких майселфов не ставится:
I feel unhappy.
Я чувствую себя (каким?) несчастным.
We're feeling bad.
Мы чувствуем себя (как?) плохо.
She has been feeling depressed.
Она в течение отчетного периода чувствует себя (какой?) подавленной.
After a while you start to smile, now you feel cool.
Look what you're doing
I'm feeling blue and lonely.
I'm in love with her and I feel fine.
Что же касается глагола to behave, то он требует -self в одном-единственном
случае: когда он означает "вести себя прилично". В этом случае после -self уже
ничего добавить нельзя:
Behave yourself!
Веди себя прилично!
Не can't behave himself. Он не умеет вести себя прилично.
Если же вы не подразумеваете "прилично", а хотите уточнить, как именно, -
self исчезнет. Вместо него появится то, что требуется по смыслу:
She behaved like a spoilt child.
Она вела себя как избалованный ребенок.
В том же переносном смысле, что и в русском языке, то есть "потерял контроль над собой".
I am not sure Johnny is going to behave well.
Я не уверен, что Джонни будет хорошо себя вести.
You're behaving awfully.
Вы ведете себя ужасно.
Упражнение
1. Он никогда не моется. Надо его помыть сегодня.
2. Вы опять порежетесь, а потом скажете, что вас порезали.
3. Я чувствую себя ужасно.
4. Она не могла вести себя прилично за столом. Вела себя как свинья. Все
чувствовали себя очень неловко.
5. Я надеюсь, что его не повесят.
6. Он повесился? - Нет, он застрелился19. - Сам застрелился или его
застрелили?
7. Не забывайтесь. Постарайтесь вести себя прилично на собрании.
8. Боюсь, что меня опять забудут.
9. Его помыли, и он почувствовал себя великолепно.
10. Хотя он называет себя Брауном, его Зовут Смит.
11. На прошлой неделе ее перехитрили, а на этой неделе она дважды
перехитрила сама себя.
12. Они назвали себя Джоном и Мэри Смит, хотя это было опасно. В любой
момент их могли схватить и повесить.
Вторая подлость заключается в том, что далеко не все глаголы, которые в
русском языке кончаются на -ся, ведут себя так же, как "интересоваться" или
"называться". Я хочу сказать, что при переводе с русского языка не надо лепить
пассив везде, где только мелькнет возвратная частица -ся.
Посмотрите, например, на такие глаголы (в алфавитном порядке). В русском
языке они как бы возвратные, по крайней мере, кончаются на -ся. В английском
языке это просто глаголы. Безо всяких -self или пассивов:
бороться - to struggle
бриться - to shave
взрываться - to explode
возвращаться - to come back (to get back; to return)
встречаться - to meet
жаловаться - to complain
останавливаться - to stop
подниматься - to rise (to get up)
появляться - to appear
советоваться - to consult
соглашаться - to agree
случаться - to happen
сосредотачиваться - to concentrate
сражаться - to fight
убеждаться - to make sure
Если вам стало нехорошо, то можно, приглядевшись повнимательнее, заметить,
что некоторые из них на самом деле не возвратные: в русском языке у них нет
формы без -ся. Это:
бороться
жаловаться
появляться
соглашаться
С глаголом to shoot.
случаться
сражаться
То есть -ся надо понимать не как возвратную частицу, а просто как такую
штучку, которая ничего не означает. А, следовательно, у нас не должно
появиться желания поставить в пассив и соответствующие английские глаголы.
Хорошо. Это мы запомним. А что делать с остальными?
Остальные делятся на две группы.
Во-первых, те, у которых формы на -ся и без -ся совпадают:
брить/бриться - to shave
встречать/встречаться - to meet
останавливать/останавливаться - to stop
сосредотачивать/сосредотачиваться - to concentrate
Во-вторых, те, у которых эти разные значения выражены разными глаголами:
взрывать - to blow up
взрываться - to explode
возвращать - to give back
возвращаться - to come back20
поднимать - to lift; to raise
подниматься - to get up; to rise
советовать - to advise
советоваться - to consult
убеждать - to convince
убеждаться - to make sure
И что нам теперь с этим делать? Выучить наизусть? Но даже у самого
оптимистичного читателя в глубине души шевелится подозрение, что этим списком все
"такие", то есть подлые, глаголы не исчерпываются. И правильно шевелится.
Таких глаголов тьма-тьмущая.
Все это грустно, но не фатально: от вас требуется только немного внимания. В
словаре все написано. Например:
интересовать interest; ~ся be interested (in)
советовать advise; ~ся consult
К сожалению...
...не каждый студент X умеет пользоваться словарем. Это относится не только
к глаголам на -ся, но и ко всему остальному. Каждый преподаватель может
вспомнить случаи, когда студент говорил нечто ужасное, а в ответ на безумный взгляд
преподавателя гордо сообщал: "А я в словаре посмотрел!" Один мой студент хотел
сказать "это задание легкое". И сказал: This task is lung. Я не шучу. Он
посмотрел в словаре слово "легкое".
Допустим, это патологический случай. Допустим, все знают, что прилагательное
в словаре надо искать в единственном числе мужского рода, существительное - в
именительном падеже единственного числа, а глагол - в неопределенной форме.
Тем не менее, это не спасает от чудовищной путаницы.
Студентка рассказывает про ужасы ядерной войны. Слово "облучение" она
посмотрела в словаре: ray treatment. Ей невдомек, что словарь привел "облучение"
в качестве медицинского термина.
My favorite wife, - говорит студент, подразумевая "моя любимая жена". Он
посмотрел в словаре слово "любимый".
My daughter is merry and alive, - сообщает еще один. Он хочет сказать
"веселая и живая". Действительно, живая...
В словаре, однако, перед словом favorite написано в скобочках "предпочитае-
20 Можно также интерпретировать этот глагол как относящийся к предыдущей группе. Тогда оба
Значения (возвращать и возвращаться) будут выражены глаголом to return. Но это очень
официально .
мый", специально, чтобы его не путали с loved и beloved, а значение "живой"
("подвижный") - lively - вынесено отдельно. Но кто же все это читает? Обычно
происходит так: открывается словарь, находится нужное слово, из длинной и
скучной словарной статьи с какими-то цифирками, скобочками и закорючками
выхватывается первое попавшееся слово, которое потом и используется, сея панику
среди собеседников.
Научиться находить в тексте словарной статьи именно то, что нам нужно, не
так уж и трудно. Например, нам нужно слово "стирать", у которого миллион
разных значений. Вот варианты контекстов, в которых нам может понадобиться
это слово:
Она стирает рубашку. (1)
Пыль с рояля стирают каждый день. (2)
Сотри это слово, оно неправильно написано.(3)
Я стер ногу.(4)
И так далее. Мы уже догадываемся, что если какие-то понятия в русском языке
выражаются одним и тем же словом, то в английском языке не обязательно будет
существовать такое же универсальное слово, которое подойдет во всех этих
случаях. Поэтому, - рассуждаем мы дальше, - если мы просто выроем из словаря
первое попавшееся слово из статьи "стирать", то можем не угадать и получится
смешно или невразумительно.
Поэтому смотрим внимательно:
стирать I стереть wipe (off)
Если мы хотим найти подходящее слово для контекста (1), то стирать (стереть)
нам уже не подходит. Почему? Потому что совершенный вид глагола "стирать" в
смысле "стирать рубашку" будет не "стереть", а "выстирать". Значит, все, что
написано в статье стирать I, можно не читать, а смотреть дальше, не появится
ли где стирать (выстирать). И оно появляется:
стирать II выстирать wash
Ура! Значит, контекст (1) - это She is washing a shirt.
А если мы ищем слово для контекста (2)? Вроде как бы мы уже нашли стирать I
стереть wipe (off) и можем, не мудрствуя лукаво, сказать:
The dust is wiped off the piano every day.
Но если мы проявим терпение, то обнаружим в той же статье, несколько ниже,
следующее:
стирать I стереть wipe off ... ~ пыль dust. Значит, можно сказать намного
короче :
The piano is dusted every day.
Может быть, wipe off подходит хотя бы к контексту (3)? Терпение,
стирать I стереть wipe off ... (о написанном) to erase
Erase this word, it is not spelt the right way.
Может быть, хотя бы к ноге можно приложить wipe off? Читаем дальше:
стирать I стереть wipe off ... 2. (повреждать трением) rub sore
I rubbed my foot sore.
Отдельные выражения существуют также для "стирать с лица земли", "стирать
кого-то в порошок" и "стирать" в переносном смысле, то есть грань между
городом и деревней.
Теперь вы видите, в каком глупом положении окажется человек, который, увидев
стирать - wipe off, успокоится на этом, и начнет пихать это wipe off во все
контексты? Следовательно: надо точно определить контекст, найти в словаре
слово, которое подходит именно сюда, и его-то и использовать21.
А не нужно ли на всякий случай Запомнить все Значения слова "стирать", со всеми вариациями,
оттенками смысла и идиоматическими оборотами? Ни под каким видом. Выписывать их на бумажку
тоже не нужно. Об этом подробно говорилось в первой части.
Итак. Немного практики, внимания и терпения, и все будет хорошо... А
впрочем , не будет.
Во-первых, не у каждого есть такой большой и полный словарь, как тот, в
котором мы только что проводили изыскания. В некоторых словарях все значения
просто приводятся через запятую (или точку с запятой, или какие-нибудь
другие знаки) без комментариев или с комментариями предельно лаконичными. Во-
вторых, не всегда может быть понятно, как пользоваться тем, что мы нашли.
Например, rub sore - что это за части речи? Нельзя ли сказать I rub sored
my foot? А если нет, то почему? А как можно говорить? Все эти вопросы остаются
без ответа. В-третьих, в русско-английских словарях могут быть некоторые
расхождения с практикой живого языка: там могут быть приведены устаревшие или
официальные обороты вместо современных и разговорных. В-четвертых, иногда
разница между двумя-тремя английскими словами, соответствующими одному русскому,
бесконечно велика с точки зрения английского языка, но с трудом определима по-
русски .
В этом случае словарь этой разницей просто пренебрегает,
злой wicked, malicious; vicious.
Словарь тактично намекает нам, что эти слова - не полные синонимы: между
первыми двумя стоит запятая, в то время как третье отделено от них точкой с
запятой. Я вам больше скажу: первые два слова - тоже не полные синонимы. Что
же нам делать, чтобы не попасть впросак?
Фокус (2)
...заключается в том, чтобы пользоваться двуязычными словарями только как
вспомогательным пособием. Настоящий словарь - это не русско-английский, а
англо-английский, то есть толковый. Я особенно рекомендую так называемого
Красного Лонгмана22, изданного Longman Group Limited of London. Там все разжевано,
включая разницу применения синонимов и правила грамматического употребления
всех приводимых слов и оборотов.
Смотрим, например, те же самые синонимы на слово "злой", и вот что выясняем:
wicked adj very bad; evil: a wicked man I (fig.) a wicked waste of money.
Malicious - не приведено как самостоятельное слово, зато фигурирует в
словарной статье под словом malice, в качестве образованного от него
прилагательного. Смотрим malice:
malice n [U]23 the wish to hurt other people
Ну что, есть разница между wicked и malicious? По-английски - безусловно
есть, но очень трудно переводимая на русский язык.
vicious adj I cruel; having or showing hate and the desire to hurt: He gave
the dog a vicious blow with his stick. 1 dangerous: able or likely to cause
severe hurt: a vicious-looking knife.
Ага. To есть, вопреки многозначительной пунктуации словарной статьи в
русско-английском словаре, слово vicious ближе по смыслу к malicious, чем к
wicked, только, во-первых, еще хуже; во-вторых, может относиться к предметам.
Все разобрано по косточкам и приведены примеры; но этого мало. Там еще бывают
дополнительные комментарии:
USAGE Wicked and evil are very strong words for people or acts that are
seriously morally wrong: a wicked/evil murderer. Disobedient children are
usually called naughty or, if one finds their bad behaviour24 ather amusing,
Словарь активного усвоения лексики английского языка - М. : Рус.яз., 1988. Может быть, с тех
пор он еще переиздавался, и теперь уже не красный.
23 [U] говорит нам о том, что это слово - неисчисляемое. В пятой главе я вам расскажу, что это
такое.
24 Почему написано behaviour, а не behavior? Потому что издание британское. Но не волнуйтесь:
американские слова там тоже есть, в изобилии и с соответствующими пометками.
mischievous.
Я не утверждаю, что свет сошелся клином на Красном Лонгмане. Важно понять
принцип: словарь должен быть англо-английским (одноязычным; толковым) и
предназначаться для изучающих английский язык, а не для англичан, американцев,
канадцев , австралийцев и прочих. Например, если вы возьмете Толстого Вебстера25,
то с ужасом обнаружите, что там ничего понять нельзя: очень много неизвестных
слов, грамматические конструкции какие-то темные, примеров практически нет, и
ничего не растолковывается. Это потому, что он не предназначен для
иностранцев .
Как же наш хваленый Красный Лонгман поможет вам разрешить затруднения,
связанные с пассивом? Открываем какой-нибудь из перечисленных выше подлых
глаголов, например, to stop:
to stop to (cause to) cease moving or continuing an activity
Видите? "Прекращать" движение или продолжение действия, или (что дано в
скобках), "служить причиной" такого прекращения. То есть и "останавливаться",
и "останавливать". И примеры приведены:
Do the buses stop at the market? Останавливаются ли автобусы у рынка? Не
held out his hand to stop the bus. Он протянул руку, чтобы остановить автобус.
Перевода там, естественно, нет, но все примеры рассчитаны на то, чтобы
иностранец мог их понять. А вот, например, глагол advise:
advise to tell (somebody) what one thinks should be done; give advice to
(somebody)
И все. To есть означает "советовать", но никак не "советоваться". Смотрим
consult:
consult to go to (a person, book, etc.) for information, advice, etc.: Have
you consulted your doctor about your Illness?
Вот это и есть "советоваться", но никак не "советовать".
Короче говоря, каждое новое слово необходимо проверять по словарю, подобному
Красному Лонгману (да и старые слова не помешает проверить по нему же, для
полной ясности). Не означает ли это двойную работу? - задумывается
студент X. Ответ: означает. Изучение языка предполагает двойную работу,
тройную работу и хождение кругами по одному и тому же месту. Единственный shortcut
к запоминанию и осмыслению вам уже известен. Это пение.
Давайте, например, взглянем на глаголы, в русском языке оканчивающиеся на -
ся, но в действительности не возвратные:
сражаться
You fight for the throne and you travel alone
Unknown as you slowly sink
And there's no time to think.
возвращаться
It's a lonely time ahead;
I do not ask him to return;
I let him go.
Tonight I'll sing my songs again,
I'll play the game and pretend,
But all my words come back to me.
жаловаться
Since every pleasure's got an edge of pain
Pay for your ticket and don't complain.
появляться
The way is long but the end is near
Already the fiesta has begun.
25 New Webster1s Dictionary of the English Language, любое издание.
The face of God will appear
With His serpent eyes of obsidian.
Сразу становится видно, что все эти глаголы - активные.
А вот некоторые хитрые глаголы - разные в активе и пассиве:
поднимать/подниматься
When I wake up early in the morning,
Lift my head. I'm still yawning.
Plumes of smoke rue, and merge into the leaden sky,
A man lies and dreams, of green fields and river,
But awakes to the morning, with no reason for waking.
I've done my best to live the right way
I get up every morning and go to work each day.
убеждать/убеждаться
It was like a revelation when you betrayed me with your touch,
I'd just about convinced myself that nothin' had changed that much.
When all of your advisers heave their plastic
At your feet to convince you of your pain
Trying to prove that your conclusions should be more drastic
Won't you come see me, Queen Jane?
Now. there's a certain thing
That I learned from Jim
That he'd always make sure I'd understand
И, наконец, глаголы, которые выражают возвратность, никак при этом не
меняясь :
останавливать/останавливаться
Up ahead in the distance, I saw a shimmering light
My head grew heavy and my sight grew dim, I had to stop for the night.
Don't let me stop your great self-destruction.
Nothing can be done to stop the shouting.
встречать/встречаться
Come on, baby, take a chance with us,
And meet me at the back of the blue bus.
When we meet again
Introduced as friends
Please don't let on that you knew me when
I was hungry and it was your world.
Хорошо просматривается смысловая разница между "останавливать" и
"останавливаться", а также "встречать" и "встречаться".
К сожалению...
...есть три глагола, которые студенты (не только X) упорно ставят в пассив,
презрев при этом не только все вышеизложенное, но и мало-мальский здравый
смысл. Вот эти глаголы:
to happen
to agree
to die
В первых двух случаях все понятно. Оба глагола - и "соглашаться", и
"случаться" - в русском языке кончаются на -ся. Но с какой стати to die? Нет
такого преподавателя, который не слышал бы от своих студентов фразу he was died,
повторяемую несмотря на все его (преподавателя) заклинания. Что касается to
agree, то сказать, что студенты ставят его именно в пассив, означает несколько
преувеличить. Они говорят просто:
I am agree. Это потому, что он у них путается с angry и hungry. Которые, ме-
жду прочим, - прилагательные, в то время как to agree - глагол.
Об "it was happened" я вообще не говорю. Даже тому студенту, который нетверд
в пассиве и плохо понимает, зачем он нужен и как образуется, почему-то никак
не сказать просто "it happened".
Фокус! (3)
Во-первых, посмотрите еще раз на русские глаголы "соглашаться" и "случаться"
и убедитесь в том, что они не возвратные. Точно так же, как и в случае глагола
"бороться", -ся не означает ничего. "Случаться" можно с легкостью
заменить на "происходить", а "соглашаться" - на "не возражать", и тогда
окончательно станет ясно: это не возвратные глаголы.
Во-вторых, посмотрите на русский глагол "умирать". Он не только не является
возвратным, но даже не похож на него. Там вообще нету никакого -ся. Вас
сбивает с толку оборот to be dead. Так ведь слово dead - это прилагательное, и оно
не имеет никакого отношения к глаголу to die.
И, наконец, споем.
to happen:
She has a house and garden, I would like to see what happens.
I could not foresee this thing happening to you.
"Remember that murder that happened in a bar?"
"Remember you said you saw the getaway car?"
to agree:
In that last hour of need, we entirely agreed,
sacrifice was the code of the road.
But to live outside the law, you must be honest
I know you always say that you agree
to die:
Well now, everything dies, baby, that's a fact
But maybe everything that dies someday comes back.
Well buddy when I die throw my body in the back
And drive me to the junkyard in my Cadillac.
We grew up together From the cradle to the grave
We died and were reborn And then mysteriously saved.
Упражнение
1. Где продаются такие чайники?
2. Как зовут вашу собаку?
3. Я боюсь, что оно взорвется.
4. Когда ты побреешься?
5. Я думаю, вы заинтересуетесь этой статьей.
6. Я никогда не удивляюсь таким вещам.
7. Почему вы не посоветовались со мной?
8. Что случилось?
9. Он воспитывался в семье своей тетушки.
10. Кости пожилых людей легко ломаются.
11. Когда он появился, все удивились.
12. Когда будет обсуждаться моя проблема?
13. Я никогда с ним не встречался.
14. Вы не согласились, и он опять будет жаловаться.
15. Остановитесь и подумайте, а потом вернитесь назад, и все переделайте.
ГЛАВА 2 УСЛОВНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
"I only said 'if!" poor Alice pleaded in a
piteous tone.
The two Queens looked at each other, and the
Red Queen remarked, with a little shudder,
"She says she only said "if" - "
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Условные предложения - это предложения со словом if. Всем прекрасно
известно, что такое if. If - это "если". Такие предложения обычно состоят из двух
частей, то есть являются сложноподчиненными. При этом часть, которая идет
после "если", называется "придаточным предложением", а та часть, которая идет
после запятой - "главным предложением".
Русский язык, на первый взгляд, обходится со словом "если" по-простому:
Если ты пойдешь в лес, ты увидишь медведя.
Оба предложения, - главное (увидишь медведя) и придаточное (если пойдешь в
лес) стоят в будущем времени. Что логично: о будущем и говорим.
Если бы вчера ты пошел в лес, ты увидел бы медведя.
Оба предложения стоят в прошедшем времени. Что опять логично: дело-то было
вчера, точнее, не "было", а "не было". Вчера, короче говоря, он не пошел в лес
и не увидел медведя.
Руководствуясь этими соображениями, любой студент X переводит предложение с
"если" в будущем времени таким образом:
If you will go to the woods, you will see the bear.
Прошедшее же время вызывает некоторые затруднения (там появилось слово
"бы"), поэтому возможны варианты:
If you went to the woods, you saw the bear.
If you would go the woods, you would see the bear.26
Второй вариант возникает в том случае, если студент понаслышке знаком со
словом would.
Беда не просто в том, что здесь студент X опять начал руководствоваться
русским языком, чего, как мы уже знаем, делать не следует. Беда в том, что он
начал руководствоваться неверно понятым русским языком.
Если предположить, что в русских условных предложениях в будущем времени
глаголы логично стоят в будущем времени, а в условных предложениях в прошедшем
времени они логично стоят в прошедшем времени, останется непонятным, что
делается в настоящем.
Если бы ты постоянно ходил в лес, ты (постоянно) видел бы медведя.
Следуя той же логике, должно быть "если бы ты постоянно ходишь". Но так не
бывает: мешает слово "бы". "Если ты ходишь в лес, ты видишь медведя" - это
другое дело, здесь все по-прежнему логично. А как же с "бы"? Откуда в
настоящем времени взялось прошедшее?
И вот здесь пора бы задуматься: а все ли в русских условных предложениях так
просто и логично? И оказывается, что не все. Там, оказывается, тоже есть
какие-то свои правила, о которых мы не думаем, потому что и без них справляемся.
А раз в русском языке есть свои правила, то, может быть, и в английском они
есть? И, может быть (вот он, самый главный вопрос!) они там другие?
Мы, наконец, добрались до сути дела. Во всех языках (а значит, и в русском,
и в английском) условные предложения образуются не с помощью уже известных нам
времен глагола, а с помощью целого особого наклонения, которое называется
условным. Там есть целых три случая, и мы постепенно заполним удобную табличку,
26 Другие варианты и приводить не хочется.
учитывающую их все. Вот как она выглядит в еще незаполненном виде:
Условие
По смыслу относится к
Придаточное
предложение
Главное
предложение
2.1. Первый if
If something can go wrong, it will.
Murphy's Law
Условие
По смыслу относится к
Придаточное
предложение
Главное
предложение
реальное
будущему времени
Итак: условие реальное, по смыслу относится к будущему времени. Что это
такое?
Это предложение вида "если будет что-то, то будет что-то еще". Например,
"если пойдет дождь, мы промокнем". Или "если он начнет петь, они немедленно
уйдут". Угрозы дождя и пения вполне реальны. Или "если у меня будет
много денег, я поеду путешествовать". А вдруг действительно будет много денег?
Мало ли что может случиться в будущем.
Самое главное, что необходимо понять, - это что сейчас мы рассматриваем
такие предложения, которые в русском языке выражаются будущим временем. Причем
по-русски будущее время стоит и в главном предложении ("промокнем", "уйдут",
"поеду") и в придаточном ("пойдет", "начнет", "будет").
Что же происходит в английском языке? Начнем с придаточного предложения, то
есть с того, которое вводится словом if. После слова if в нашем случае
(реальное условие, по смыслу относящееся к будущему времени) полагается ставить
предложение не в будущее время, как в русском языке, а в настоящее, причем не
в какое попало (у нас их четыре27) , а исключительно в Prlndf:
If it rains...
If he starts singing...
If I have a lot of money...
Дальше ставим запятую, и переходим к главному предложению. Оно, к всеобщему
облегчению, идет в нормальном, логичном будущем времени: Futlndf:
we'll get wet.
..., they'll leave at once.
..., I'11 go traveling.
Сразу хочу вас предостеречь: хотя по-русски главное предложение часто
вводится словом "то" ("Если... то..."), никакого "то" в английском языке нет. Не
тратьте время на поиски этого слова в словаре и не спрашивайте о нем вашего
преподавателя: он будет недоволен.
Заполняем первую графу нашей таблички.
Условие
По смыслу
относится к
Придаточное
предложение
Главное
предложение
реальное
будущему времени
If + Prlndf
Futlndf
If you go to the
woods,
you will see the
bear.
27 Помните, какие? Present Indefinite и Present Continuous, наверное, сразу вспомнили. А как
же перфект? Это тоже настоящее время, и даже не одно, а целых два: The Present Perfect Tense и
The Present Perfect Continuous Tense.
Если ты пойдешь в
ты увидишь медведя.
лес,
Пока все хорошо. Остался сущий пустяк: запомнить, что после if, если по-
русски было будущее время, то по-английски пойдет настоящее. У нас бывали
задачи и посложней.
You know, if you break my heart, I'll go,
But I'll be back again.
If you get too cold, I'll tax the heat
If you take a walk, I'll tax your feet.
Однако нас, как всегда, подстерегает небольшая неприятность. Она заключается
в том, что запомнить один if - недостаточно. Все, что мы сейчас говорили об
if, относится также к таким союзам, как
when before
after
until
while
unless
и - вот оно, самое неприятное, - многим другим. Настолько многим и иногда
так неявно выраженным (целыми синтаксическими конструкциями), что перечислять
их все нет никакой возможности.
Посмотрим, однако, на те, которые уже перечислены. Может быть, проявится
какое-нибудь подобие фокуса.
When - это "когда". Например, "Когда он уедет, она не Заплачет". Мы уже
Знаем, что с точки зрения грамматики when - это if, то есть коль скоро у нас по-
русски было будущее время, то после when пойдет настоящее, а в главном
предложении - будущее.
When he leaves, she won't cry. Before - это "до того как" или "перед тем
как". Например, "До того как он выйдет из трамвая, вор обчистит его карманы".
Как мы уже знаем, before тоже грамматически эквивалентен if.
Before begets off the streetcar, the thief will pick his pockets.
After - "после того как", и дальше все как всегда. Например, "После того как
он помоет руки, жена пустит его за стол".
After he washes his, hands, his wife will let him go to table.
Until - "(до тех пор), пока не", и хотелось бы, чтобы вы уже сейчас, не
дожидаясь разъяснений, обратили внимание на слово "не". Например, "Пока они не
придут, я вам ничего не скажу".
Until they come28, I won't tell you anything.
While - "Пока", в смысле "в то время как". Например, "пока он будет сидеть
дома, мы пойдем в кино".
К сожалению...
Здесь придется остановиться и поразмыслить. Я надеюсь, что никому не придет
в голову начать это предложение словами "while he sits home...". Все уже
достаточно искушены и понимают, что если он сидит дома, он не обязательно сидит
на стуле. Так что "сидеть дома" - "to be home". Ну и что же пойдет после while
he. .?
У студента X (особенно Романтика) в таких случаях обычно идет be. While he
be home, - говорит он. Это происходит оттого, что он не видит разницы между
Prlndf и голым инфинитивом. На вопрос "в какой форме глагол идет после if?" он
отвечает: в простой29. Только что был пример: Until they come, I won't tell
А не "Until they don't come". Вот почему вас просили обратить внимание на "не".
29 Варианты: "в обыкновенной"; "в нормальной".
you anything. С точки зрения большинства студентов X, этот come ничем не
отличается от голого инфинитива глагола to come. Что же касается предыдущего
примера: After he washes his hands, his wife will let him go to table, - из
которого, как мне кажется, видно, что это Prlndf, - то Романтик, разумеется, не
обратил внимания на какое-то несчастное "-s". А если обратил, то не придал
значения. Поэтому, конечно, раз to come стоит в "простой форме", то и to be
должен стоять в ней же.
Так вот, никакой "простой" (а также "обыкновенной" и "нормальной") формы не
существует в природе. Этот термин остается целиком на совести студента X.
Существует голый инфинитив - be, come, have, go - и существует The Present
Indefinite Tense, который уже рассматривался. Спросим студента X: в чем идет
сказуемое после if (а значит, и после while), учитывая, что никакой "простой
формы" не бывает? - В Prlndf, отвечает он, подумав (только что об этом
говорили) . А теперь спросим его: а как выглядит глагол to be в Prlndf?
И тут выясняется потрясающая вещь. Он не может ответить на этот вопрос.
Фокус (4)
Зададим студенту X тот же самый вопрос в другой форме. Спросим его: а как
вообще спрягается глагол to be? Ай эм, говорит он без запинки, ю ар, хи из!
Ему просто позабыли сказать, что I am, you are, he is, she is, we are, they
are - это не "как спрягается глагол to be". Это спряжение глагола to be во
времени Present Indefinite. Глагол "быть" - вовсе не особый, таинственный
глагол со своими непостижимыми правилами. Это самый обыкновенный глагол, и у него
есть такие же времена Indefinite, Continuous и Perfect, как и у других.
Итак:
While he is home, we'll go to the movies.
Unless - это "если не". Поэтому любое предложение с "если не" можно
построить двумя способами: через нормальный if с отрицанием и через unless.
Например, "Если вы не положите сахар в кофе, он будет горьким". Для начала скажем с
if и еще раз напомним студенту X: после if идет не "простая форма", а время
Prlndf, и отрицание надо ставить по правилам Prlndf:
If you don't put sugar into your coffee, it will be bitter.
А теперь через unless, и при этом не забудем, что "не" там уже есть:
Unless you put sugar into your coffee, it will be bitter.
Мы видим, что никаких особых сложностей эти слова не представляют. Если
держать в голове, что все они грамматически эквивалентны if, а также помнить, как
ведет себя сам if, все должно получаться автоматически. Единственное, что не
дает нам покоя - это мысль о том, что такие случаи не исчерпываются
вышеприведенными шестью союзами, а существуют еще какие-то зловещие "другие", причем
"многие другие".
Попробуем понять общий принцип. Во всех наших примерах предложения состояли
из двух - главного и придаточного, причем придаточное предложение
обуславливало главное, а главное, тем самым, зависело от придаточного. При этом в русском
варианте оба предложения стоят в будущем времени.
Итак: когда вы имеете дело с предложением, обе части которого стоят (по
смыслу или в переводе на русский язык) в будущем времени, и при этом одно из
них (придаточное) обуславливает другое (главное), то придаточное
предложение должно стоять во времени Prlndf. Я настоятельно рекомендую на данном этапе
не забивать себе этим голову, а запомнить шесть хороших, понятных союзов.
Когда же мы дойдем до более тонких случаев, мы рассмотрим их
отдельно .
Для тренировки раскройте скобочки в цитатах и посмотрите, что получится.
1. When you (to be) weary, feeling small,
When tears (to be) in your eyes, I (to dry) them all.
2. When you (to be) down and out, when you (to be) on the street,
When evening (to fall) so hard, I (to comfort) you.
I (to take) your part, oh, when darkness (to come),
And pain (to be) all around.
3. I will follow your casket In the pale afternoon
And I (to watch) while you (to be) lowered
Down to your deathbed,
And I (to stand) o'er your grave
'Til30 I (to be) sure that you're dead.
4. I love you, I love you, I love you, that's all I want to say
Until I (to find) a way,
I (to say) the only words I know that you'll understand.
5. Before this dance (to be) through.
I think I (to love) you too.
6. And when that train (to come), we (to get) on board.
Нам осталось рассмотреть последний важный момент. Допустим, мы хотим
сказать: "Если я смогу заработать много денег, я куплю машину". После if, как мы
уже знаем, полагается ставить Prlndf. "Я могу" ("он может", "они могут" и так
далее) выражается глаголом сап. Он модальный. А это значит, что у него-то, в
отличие от всех прочих глаголов (включая to be, как мы уже поняли) , никаких
индефинитов континуусов и перфектов не бывает. У него, напоминаю, только два
времени: настоящее и прошедшее.
Что подсказывает нам логика? Я не сомневаюсь, что она подсказывает всем одно
и то же. Поставить сап в настоящее время:
If I can earn a lot, I will buy a car.
Пока все хорошо. А если мы хотим сказать наоборот: "Если я заработаю много
денег, я смогу купить машину"?
If I earn a lot, I...
Смотрим в табличку. В главном предложении - будущее время. Очень интересно.
Ставим will:
If I earn a lot, I will...
У Романтика, я знаю, не дрогнет рука поставить сап после will. Он, к
сожалению, пока не понял ничего. Пусть перечитывает все с начала.
Если же у вас рука дрогнула, ответьте сами на вопрос: почему сап ни в коем
случае нельзя ставить после will?
Самый простой и разумный ответ: потому что после will надо ставить
инфинитив, а у модальных глаголов никаких инфинитивов не бывает. Самый красивый
ответ: потому что оба они - всегда альфы, а альфа в предложении может быть
только одна.
Как же нам выйти из положения?
Бритт знает, как. Он где-то вычитал, что сап заменяется на to be able to, в
этом выражении есть инфинитив (to be), а значит, его можно поставить после
will:
If I earn a lot, I will be able to buy a car.
Все бы ничего, если бы не было так длинно. Один крошечный сап (три буквы)
заменился тремя словами. Нельзя ли покороче?
Можно:
If I earn a lot, I can buy a car.
Позвольте, а куда же делся will? Ушел. А нельзя ли эту фразу перевести так:
"Если я много Зарабатываю, то я могу купить машину"? Можно. А как же наш собе-
Так часто сокращается until.
седник поймет, что мы имеем в виду?
Вы знаете, поймет. Во-первых, все так говорят, и ни к каким недоразумениям
это еще не приводило. Во-вторых, из контекста всегда видно, что именно имеется
в виду. Если бы вы хотели сказать: "Я могу купить машину каждый раз, когда
Зарабатываю много денег", вы бы так и сказали:
Every time I earn a lot, I can buy a car.
He волнуйтесь за вашего собеседника, он сам разберется. Используйте will be
able to в качестве будущего времени глагола сап только в том случае, когда
недоразумение действительно может произойти: это примерно один случай из
ста.
Если "смогу" ("сможет", "сможем" и так далее) находится в обеих частях
предложения, сап ставится в обе части.
If I can earn a lot, I can31 buy a car.
Если я смогу много Заработать, я смогу купить машину.
На всякий случай, включим сап в табличку:
Условие
По смыслу
относится к
Придаточное
предложение
Главное
предложение
реальное
будущему времени
If + Prlndf
Futlndf(will + bare
Inf)
If he starts singing,
they will leave at
once.
If I can earn a lot,
I can buy a car = I
will be able to buy a
car
Осталось сделать последние замечания по поводу первого if. Разберитесь,
пожалуйста, сами, как в этом случае будет задаваться вопрос. Для этого
представьте себе, что вы пришли к гадалке, и расспрашиваете ее о том, о сем,
относительно вашего будущего.
1. Если мы купим машину, даст ли мой муж мне ее водить?
2. Когда я потеряю работу, на что мы будем жить?
3. Найдет ли моя жена хорошую работу после того, как выучит английский язык?
4. Смогу ли я увидеться с ней и сделать ей предложение до того, как она
уедет за границу?
5. Что мы будем есть, пока я не получу деньги?
6. Если мы в этом году не поедем на море, куда мы поедем летом?
7. Пока теща болеет, успею ли, я сделать ремонт по своему собственному
вкусу?
К сожалению...
...часто Математик, желая облегчить себе жизнь, запоминает не "придаточное и
главное предложение", но "левую и правую часть". Он не обнародует вслух свой
вклад в обогащение лингвистической терминологии, но про себя тихо
радуется, что ему удалось так хорошо все уразуметь, не утруждаясь осмыслением
непонятных и чуждых слов, вроде "придаточное".
Рано радуется. Стоит сказать то же самое в обратном порядке (например, "ты
увидишь медведя, если пойдешь в лес"), и левая часть становится правой, а
правая, соответственно, левой. Наш Математик этого не замечает и говорит:
You see the bear if you will go to the woods.
У Бритта наготове вопрос: "А все-таки можно говорить be able to?" Да можно, конечно, никто
не обидится. Только уж будьте добры, не потеряйте ни will, ни be, ни to.
У него отложилось в голове, что в левой части - настоящее время, а в правой
- будущее.
Фокус (5)
Боюсь, что этот фокус вам не очень понравится. Он вам уже надоел: его
показывают вам, начиная с первого класса средней школы. Сводится он к известному
афоризму "тяжело в ученье - легко в бою". То есть проще один раз осмыслить
термин, чем каждый раз соображать, какие изменения претерпевают "правые" и
"левые" части из-за того, с чего нам вздумалось начать предложение.
Придаточное предложение - это то, которое вводится союзом. А главное - это
то, которое голое. В одном сложноподчиненном предложении может быть сколько
угодно и тех, и других. И стоять они могут в любом порядке.
Например:
Когда я вырасту и женюсь и у меня будут дети...
Здесь два придаточных предложения. "Когда" - это союз, который вводит их
оба:
"когда я вырасту и женюсь" и "когда у меня будут дети".
... я никогда не буду их заставлять есть кашу.
А это главное предложение. Его тоже можно продолжить: "... я никогда не буду
их заставлять есть кашу и всегда буду им разрешать смотреть телевизор и
ложиться спать, когда они захотят".
Стоп! А "когда они захотят" - это что? Это опять придаточное, и оно опять
введено союзом "когда". Короче говоря, главные и придаточные предложения идут
в таком порядке и количестве, которого требует контекст. Единственная наша
задача - следить, не появится ли союз, который введет придаточное предложение и
тем самым потребует настоящего времени вместо будущего.
When I grow older, and (when I) get married, and (when I) have children, I
will never make them eat porridge, but I will always let them watch TV and (I
will let them) go to bed whenever32 they want.
Посмотрите еще раз на цитаты, в которых мы раскрывали скобочки и убедитесь в
том, что понятие "правой" и "левой" части не выдерживает критики.
Смотрим упражнения, которые мы только что сделали.
Я думаю, вы сами разобрались, какую именно часть (главное или придаточное
предложение) следует инверсировать. Естественно, ту часть, в которой задается
вопрос, то есть главное предложение. Придаточное остается, как было.
Больших затруднений не должно было встретиться: вопрос задается по правилам, а
эти правила вам хорошо известны.
Вы, впрочем, могли:
- потерять или не туда поставить предлог в (2),
- перепутать "искать" и "находить" в (3),
- запутаться с before и until в (4) и (5),
- превратиться в Тарзана в (2) и (3).
Все эти ошибки допустимы, если вы правильно разобрались со временем
сказуемого , а также при условии, что вы немедленно осознаете их и исправитесь.
Последнее предостережение: не упрощайте себе задачу, выдумав какое-нибудь
удобное правило типа "после if нельзя will". Если бы можно было так
сформулировать , мы не стали бы мучиться с главными и придаточными.
Во-первых, после if можно will. Когда и где - нас сейчас не интересует33. Но
можно. И не хотелось бы, чтобы внезапное столкновение с "if you will" в
печатном тексте или чьей-нибудь речи вызвало у вас нервное потрясение.
Во-вторых, вы тем самым убедите себя, что и после when нельзя говорить will
Whenever - примерно то же самое, что просто when, с дополнительным оттенком усиления.
См. подраздел 2.4.
(потому что when и компания, как уже упоминалось, грамматически эквивалентны
if). И как, интересно, вы будете задавать вопрос типа "когда он
уйдет?"
Angle, Angie When will those clouds all disappear?
И правда, - думает охваченный ужасом Романтик. - Откуда тут will?
Странный вопрос. Как будто он вообще не читал того, что было написано выше.
Мы-то говорили о сложноподчиненных предложениях, в которых придаточное
вводится союзами типа if, when и им подобных. А в примере "Когда
исчезнут все эти облака", "когда" - это вопросительное слово. И никакого
придаточного оно, извините, не вводит.
Так что все опять сводится к одному: читайте внимательно, старайтесь все
осмыслять , понимать, запоминать, и, разумеется, делайте все упражнения.
Упражнение 1
Найдите и исправьте ошибки. Если в предложении все правильно, отметьте его
плюсиком. Некоторые предложения - пассивные, то есть вам придется заодно
вспомнить первую главу. В одном предложении может быть только одна ошибка, и
только в сказуемом.
1. When I be eighty years old, I will have twenty grandchildren.
2. I can't go to Paris until I will be paid.
3. If she is not given the papers, she can't get the visa.
4. If he forget to lock the door, anybody can come in.
5. I won't talk to you if you not calm down.
6. They can play in the yard unless it will rain.
7. He won't eat the soup unless there is a lot of pepper there.
8. I will able to redecorate the apartment if nobody interferes.
9. She won't be able finish her speech if you interrupt her all the time.
10. You will can watch TV after I leave.
11. Will we be able to live in this house when we come here next summer?
12. Will she be happy if does she marry him?
Комментарии
(1) Еще раз напоминаю, что глагол должен стоять не в "простой форме" и не в
голом инфинитиве, а в Prlndf.
(2) "Пока мне не заплатят". Вы, конечно, узнали пассив: не "я заплачу", а
"мне заплатят". В соответствии с правилами первого if глагол стоит в Prlndf.
(3) Это тоже пассив.
(4) Если вы не заметили эту ошибку, то в лучшем случае вы Тарзан, а в худшем
вы по-прежнему думаете, что бывает "простая форма".
(5) После if - Prlndf, а значит, и отрицание надо ставить, как полагается во
времени Prlndf.
(6) Глупая ошибка.
(7) Вы могли исправить что-нибудь лишнее, просто испугавшись оборота there
is. Об этом обороте мы все узнаем из главы 5.
(8) и (9) Оборот to be able to, действительно, длинноват. Уже говорилось о
том, что важно ничего в нем не потерять.
(10) Ужасная ошибка. Найдите в тексте главы то место, где об этом шла речь,
и перечитайте его.
(12) Здесь инверсия зачем-то сделана в обеих частях. А надо только в одной,
а именно в главном предложении.
Упражнение 2
Раскройте скобочки и тем самым приведите цитаты в их первоначальный вид.
1. If you (to let) me take your heart,
I (to prove) to you: we (never, to be) apart if I (to be) part of you.
2. Though tonight she's made me sad, I still love her
If I (to find) her I (to be) glad I still love her.
3. For if you (to insult) me with one other word, I (cut) off your heads in
the morning.
4. Oh how long (it, to take)
Till34 she (to see) the mistake she has made.
5. I (to buy) you a diamond ring, my friend
If it (to make) you feel all right.
6. (you, still, need) me, (you, still, feed) me
When I (to be) sixty-four?
7. And then while I (to be) away
I (to write) home every day.
8. You know if you (to break) my heart
I (to go) But I'll be back again.
9. And when you (to go), when you (to slam) the door,
I think you know that you (not, to be) away too long.
10. And if you (not, underestimate) me,
I (not, underestimate) you.
Упражнение 3
1. Когда она получит это письмо, он будет уже далеко.
2. Она будет плакать, пока он не купит ей шубу.
3. Я не смогу вам помочь, если вы сами этого не захотите.
4. Они не увидят тигра, если не пойдут в зоопарк.
5. Как я ее узнаю, если мне ее не покажут?
6. Что произойдет, если я нажму на эту кнопку?
7. Будет ли она вести себя хорошо, если ей дадут конфету?
8. Если вы назовете дочку Катрин, ее всегда будут звать Китти.
9. Если вы не снимете шляпу, я не смогу видеть сцену.
10. Я все вам расскажу после того, как выпью кофе.
11. Мы все задохнемся, если не откроют окно.
12. Если она наденет эту шляпу, я никуда с ней не пойду.
2.2. Второй if
"I know what you're thinking about," said
Tweedledum: "but it isn't so, nohow."
"Contrariwise," continued Tweedledee, "if it
was so, it might be; and if it were so, it
would be: but as it isn't, it ain't. That's
logic."
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Все, что было сказано в предыдущем подразделе, относится, как все уже
поняли, не ко всем случаям if и не к какому попало его случаю, а именно к тому,
который был описан: к реальному условию в будущем времени. Хотя мы усвоили
первый if, мы не можем, тем не менее, сказать, что теперь-то мы все знаем про
слово "если".
Если бы ты ходил в лес, ты видел бы медведя.
Посмотрите на это предложение внимательно и убедитесь, что это совсем другой
случай. Во-первых, он не относится к будущему времени; во-вторых, появилось
То же, что и until.
слово "бы".
Что оно означает? Появление слова "бы" подает нам сигнал: в действительности
все наоборот. "Если бы у меня были деньги" - значит, в действительности у меня
их нет. "Если бы он был поумнее" - значит, в действительности дурак. Здесь мы
впервые сталкиваемся с нереальным условием. А к какому времени оно относится?
Чтобы это определить, еще раз приглядимся к тем предложениям, которые
создаются при переходе в план реальности:
Условное предложение
Действительность
Если бы у меня были деньги...
(неизвестно какое время)
У меня их нет.
(настоящее время)
Если бы он был поумнее...
(неизвестно какое время)
Он дурак,
(настоящее время)
Если бы ты ходил в лес...
(неизвестно какое время)
Ты не ходишь в лес
(настоящее время)
Видно, что эти предложения по смыслу относятся к настоящему времени. Значит,
можно начинать заполнять вторую графу нашей таблички про if:
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
нереальное
настоящему
времени
Теперь будем рассуждать логически. Если в первом if, когда по смыслу было
будущее время, после if шло настоящее, значит, теперь, когда по смыслу идет
настоящее время, после if будет... какое? Романтик обрадованно отвечает:
будущее! Он воспринимает язык как волшебную сказку, в которой все увлекательно и
страшновато, обыденные логические связи нарушены, но зато возможны самые
удивительные совпадения и счастливая развязка.
Математик же сразу улавливает суть. Она в том, что после слова if глагол не
просто претерпевает чудесные превращения, но делает это, сообразуясь с
логикой , которую уже можно проследить. Он - глагол - уходит на один план назад. В
отношении будущего времени этим "одним планом назад" было настоящее. Значит, в
отношении настоящего этим "планом назад" будет прошедшее. Причем мы пока знаем
только одно прошедшее, и благодаря счастливому совпадению это оно и окажется:
Pastlndf.
В главном же предложении (которое в первом if стояло в будущем времени, то
есть шел will с голым инфинитивом) появится слово would, которое будет
выражать наше "бы", то есть идею условности. После would глагол тоже пойдет в
голом инфинитиве.
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
нереальное
настоящему
времени
If + Pastlndf
would + bare Inf
Следовательно, возвращаясь к нашим примерам, запишем:
If I had a lot of money, I would buy a lot of things.
If you went to the woods, you would see the bear.
If he was smarter...
Стоп. Так, да не так. Говоря, что после if идет именно Pastlndf мы, удобства
ради, совершили небольшую подтасовку. Глагол после if идет вовсе не в
Pastlndf, а в форме Subjunctive.
Всем стало не по себе. И так-то мы, того и гляди, запутаемся во всех этих
временах, залогах и наклонениях, а тут - нате вам - предлагают совершенно
новый термин, о котором слыхом никто не слыхивал.
Спешу вас обрадовать: форма Subjunctive полностью совпадает с Pastlndf, с
одной-единственной оговоркой: все was меняются на were. Так что не будем
забивать голову лишними терминами, а просто запомним: после if идет Pastlndf, но
вместо I was, he was, she was, it was полагается говорить I were, he were, she
were, it were:
If he were more intelligent, I would discuss this with him.
К тому же, можно этого не делать. В деловых бумагах, на официальных
переговорах и в процессе академических дебатов, разумеется, рекомендуется
проделывать эту замену. В разговорной же речи подстановка were вместо was
препоручается вашему собственному усмотрению:
If he was smarter, I would talk it over with him.
Последний вопрос: что делать с can? Рассуждаем. "Если бы я мог много
заработать, я купил бы машину". У модальных глаголов не бывает Pastlndf, но у них
бывает просто Past. Значит,
If I could earn a lot, I would buy a car.
Теперь переставим "мог бы" в другую часть35:
"Если бы я много Зарабатывал, я мог бы купить машину".
If I earned a lot, I...
И дальше начинаются те же муки, через которые мы уже проходили в первом if.
Would can нельзя, can would - вроде тоже нехорошо. Если просто поставить
would, не получится "мог бы", получится просто "купил бы". Если просто
поставить сап, то куда же делся would? Мы уже поняли, что would - самое главное
в условном предложении, потому что он как раз выражает условность: "бы". Мы
внимательно смотрим на первый if и думаем, нельзя ли как-нибудь сделать
аналогично.
Можно. Только для того, чтобы увидеть эту аналогию, надо уяснить себе (или
вспомнить, если кто-нибудь знал это раньше) , что would - это тот же самый
will, только в другом наклонении. В этом другом наклонении он выглядит
страшно, у него появляются буквы -ould.
А где они еще появляются?
Вот она, аналогия. В первом if был will, во втором стал would. В первом if
был сап, во втором стал... Ну конечно же, could. If I earned a lot, I could
buy a car.
И наконец, поставим "мог бы" в обе части:
"Если бы я мог заработать, я мог бы купить машину ".
If I could earn a lot, I could buy a car.
Вы видите, что это - совершенно разные could? Первый, то есть тот, который
стоит в придаточном предложении (после if) - это прошедшее время от глагола
сап. А второй (в главном предложении) - это уже условное наклонение - того же
глагола сап. Но выглядят они совершенно одинаково.
Теперь мы можем, наконец, заполнить всю вторую графу, с примерами:
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
нереальное
настоящему
времени
If + Pastlndf
(was=>were)
would + bare Inf
could + bare Inf
could + bare Inf
Нет, не в "правую"! А в главное предложение вместо придаточного, где оно стояло в
предыдущем примере.
If you went to the
woods,
you would see the bear.
If I were you,
I wouldn't smoke so
much.
If I could go abroad,
I could bring you
postcards.
Ко второму if относится все то же, что и к первому, а именно:
a) главное и придаточное предложение можно менять местами:
I could be happy with you by my side If I could forget her.
(If I could forget her, I would be happy with you by my side)
Ten thousand dollars at the drop of a hat.
I'd give it all gladly if our lives could be like that.
(If our lives could be like that, I'd give it all gladly)
b) вопросительное предложение строится с учетом того, что would - всегда
альфа (точно так же, как will):
What would you think if I sang out of tune,
Would you stand up and walk out on me?
If I fell in love with you,
Would you promise to be true
And help me understand?
c) отрицание ставится в соответствии с общими правилами: в главном
предложении - после would (потому что would всегда альфа), а в придаточном - в
соответствии с правилами Pastlndf:
Yes, I guess I could make it without you
If I just didn't feel so all alone.
Most of the time
I wouldn't change it if I could.
Кстати...
Никакой студент X не испытывает затруднений с. постановкой глагола to be в
Pastbidf. В предыдущем подразделе мы уже видели его терзания, вызванные
поисками у глагола to be времени Prlndf, и там задача оказывалась с трудом
разрешимой. Когда же студент X хочет сказать "если бы вы были", он так и говорит:
if you were. На моей памяти еще ни разу никто не ошибся.
Это легко объясняется. В первом if у студента X логика такая: "Если я
буду. .. значит, if I will be... Ой, нельзя же will после if... Значит, if I... "
-ив результате этих раздумий порождаются монстры, начиная с if I be и кончая
вариантами, приводить которые в этой книге не хотелось бы.
Во втором же if он рассуждает так: "Если бы ты был... "Был" - это was, а
после you - were. Значит, if you were."
В обоих случаях он рассуждал неправильно, но в первом - промазал, а во
втором - попал. Совершенно случайно. Когда английские слова ставят в том виде, в
каком их положено ставить в русских предложениях, вероятность таких случайных
попаданий мала.
Правильная же логика чрезвычайно проста. У нас по смыслу будущее время -
Значит, в придаточном идет Prlndf, значит, If I am. По смыслу настоящее время
- значит, в придаточном Pastlndf, значит, if you were. Все. Не требуется
никаких конвульсий, переползаний из русского языка в английский, и заклинаний типа
"нельзя will после if*, которые в силу своего негативного характера
окончательно дезориентируют бедного студента X.
Упражнение 1
Задайте себе вопросы и сами на них ответьте, как можно более развернуто.
а) Если бы вы ехали на необитаемый остров и могли взять с собой только один
чемодан, что бы вы в него положили?
б) Если бы вы были актером/актрисой, кого бы вы играли?
в) Если бы вас пригласили на маскарад, какой костюм вы бы надели? Как бы он
выглядел?
Ключи (перевод вопроса и приблизительные варианты ответов) приведены, как
всегда, в конце(!). Ваши ответы могут сильно отличаться от приведенных, но
позаботьтесь, пожалуйста, о том, чтобы с точки зрения грамматики они не
расходились с ключами.
Упражнение 2
Переведите начало предложения на английский язык, и продолжите его.
а) Если бы у меня была волшебная палочка...
б) Если бы я мог становиться невидимым...
в) Если вы я встретил привидение...
г) Если бы я был мужчиной/была женщиной.
После того (и только после того), как вы сами себе вслух, громко и отчетливо
изложили ваши мысли по этому поводу, посмотрите, что говорят на эту тему
некоторые студенты. Я привожу именно те варианты, в которых были ошибки. Найдите
их и исправьте.
1. If I had a magic wand, I will make everybody happy.
2. If I could to become invisible, I could rob a bank.
3. If I can became invisible, I would go abroad without tickets or visas.
4.. If I meeted a ghost, I would ask him about his life.
5. If I met a ghost, I would afraid.
6. If I were a man, I would haven't problems.
7. If I were a woman, I would be die.
Комментарии
(1) Ошибка, допущенная от невнимания, а также от сильного увлечения
поставленной задачей. Действительно, стоит подумать о волшебной палочке, и уже
хочется сказать "я сделаю всех счастливыми". Но, как и в русском языке,
перекрещивание условного придаточного "если бы. была" с реальным главным
предложением "сделаю" совершенно невозможно.
(2) Чудовищный to после сап. Совершенно недопустимая ошибка.
(3) Ошибка тоже скверная, но понятная. Студент помнил, что после if что-то
должно уходить на план назад, то есть в прошедшее время. Анализировать
предложение он пока не научился, поэтому поставил в якобы прошедшее время то, что
смог. К несчастью, это оказался инфинитив. Тем самым инфинитив превратился в
глагол во времени Pastlndf, что недопустимо после модального глагола.
(4) Забыли, какие формы у глагола to meet. Это как раз не очень страшно. Их
просто надо наконец выучить36.
(5) Решили, что afraid - это глагол. А это не глагол. Оборот есть такой: to
be afraid37. В нем важно не потерять глагол to be.
(6) Забыли, что является альфой. Напоминаю: would.
(7) Как раз то, 6 чем говорили в главе про пассив: о неистребимом желании
поставить глагол to be перед t о die.
А теперь сделаем
О том, как учить глаголы, см. первую часть, подраздел 1.2.3.
См. гл. 3 этой части.
Упражнение, которое потребует от нас некоторой способности к логическому
анализу. Даны пары предложений. Из каждой такой пары нужно сделать одно
(сложноподчиненное, то есть состоящее из главного и придаточного), объединив их
союзом if. При этом, если первоначальные предложения стоят в будущем времени -
значит, по смыслу наш if тоже должен относиться к будущему времени. Если же в
настоящем, то, соответственно, к настоящему. При этом следует не забывать о
том, что предложение с "бы" (второй if) диаметрально противоположно реальной
ситуации.
Пример: "У меня есть собака. Поэтому я каждый день встаю в шесть утра".
Эти предложения стоят в настоящем времени, то есть, если мы хотим сделать из
них сложноподчиненное с таким же смыслом, оно будет звучать так: "Если бы у
меня не было собаки, я не вставал бы каждый день в шесть утра".
1. She is beautiful. That's why I like her.
2. He is paid well. So he can buy his wife expensive clothes.
3. Perhaps she will ask me to come. Then I'll go to her place.
4. I am very ill. So I can't go out.
5. He will be away tomorrow. That's why I won't call him up.
6. Your wife is very stupid. I can't speak to her again.
7. Tomorrow he will go to London. He will see the Tower there.
8. You look like my first wife. That's why I am afraid of you.
9. My mother is against our marriage. So I can't marry you.
10. He works badly. Therefore he is paid little.
11. I don't like her husband. That's why I seldom come to see them.
12. He comes home late every day. That's why his wife is so nervous.
Самая распространенная ошибка в этом упражнении - нежелание сохранять смысл
предложения. Студенты запутываются в отрицаниях, потому что не хотят
анализировать. Если у вас получилось не так, как в ключах, подумайте еще
раз: что написано в первоначальных предложениях и как это соотносится с
реальным (первый if) или нереальным (второй if) условием.
Кстати...
Обратите внимание на союзы, связывающие первоначальные предложения, на все
эти so, that's why и therefore. Все они означают "поэтому". Я не требую, чтобы
вы использовали therefore (он очень длинный и официальный) или даже that's why
(вы можете потерять какую-нибудь его часть), но без so нам не обойтись. Дело в
том, что союз because никоим образом не может его заменить, так как несет
совершенно противоположный смысл. Because - это "потому что", он выражает
причину . So - "поэтому", и выражает следствие. Они не синонимичны:
Не broke his leg because he fell down.
He fell down, and so he broke his leg.
Почему студенты упорно считают, что "поэтому" и "потому что" - это один и
тот же союз и выражается словом because, для меня до сих пор тайна. Апофеозом
была фраза She isn't married because she has no children.
Будем надеяться, что вам (не только Бритту) помогут контексты:
We would sing and dance around
Because we know we can't be found.
How do I feel by the end of the day,
Are you sad because you're on your own?
You say he loves you more than me
So I will set you free Go with him.
I've been cheated by you since
I don't know when.
So I made up my mind it must come to an end.
Упражнение
А теперь переведите с русского языка, не перепутав при этом первый if со
вторым.
1. Если бы у вас был кот, мыши вас не беспокоили бы.
2. Если бы озеро было поближе, мы купались бы каждый день.
3. Если он сегодня не позвонит, я поеду к нему домой.
4. Если бы тигр был серым, он был бы в точности похож на большого кота.
5. Если бы у него была собака, а не золотые рыбки, он не боялся бы воров.
6. Если бы она любила детективы, она не была бы такой занудой.
7. Если мы займем деньги у твоих родителей, они поймут, что мы не можем
свести концы с концами.
8. Если полиция его поймает, он проведет в тюрьме 15 лет.
9. Вы сможете позвонить ему сегодня, если не забудете его номер.
10. Если бы вы знали больше слов, вы говорили бы по-английски быстрее (но не
лучше) .
11. Если бы у него не было компьютера, он не тратил бы столько времени на
компьютерные игры.
12. Если я продам свою комнату, я все равно не смогу купить квартиру.
2.3. Третий if
"You mean I'd never get out?" said Pooh.
"I mean," said Rabbit, "that having got
so far, it seems a pity to waste it."
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
2.3.1. Зачем он нужен
"Yes, but then I had done the things I
was punished for," said Alice: "that
makes all the difference." "But if you
hadn't done them," the Queen said, "that
would have been better still; better,
and better, and better!"
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Когда студент X овладевает вторым if, ему начинает казаться, что теперь-то
он уж точно знает все про условное наклонение. Развенчать это заблуждение
довольно трудно, если исходить из русского языка, где только один случай
"если бы":
(1) Если бы ты ежедневно ходил в лес, ты видел бы медведя.
(2) Если бы ты ходил в лес на прошлой неделе, ты видел бы медведя.
Поэтому студент X, без дальнейших мудрствовании, переводит предложение (2)
по принципу предложения (1): с помощью второго if.
Обратимся, однако, к логике английского языка. Вспомним, что мы знаем. Мы
знаем первый if , который по смыслу относится к будущему времени, и второй if,
который по смыслу относится к настоящему времени. Смотрим
внимательно .
Допустим, у нас есть такая пара предложений:
You will go to the woods. Then, you will see the bear.
Мы хотим сделать из этих предложений одно, сложноподчиненное. По смыслу оно
будет относиться к будущему времени (You will go... You will see...), а зна-
чит, это первый if:
If you go to the woods, you will see the bear.
Теперь смотрим на такую пару:
You go to the woods every day. You often see the bear.
Если сделать из этих предложений (ты ходишь в лес... ты видишь медведя...)
одно условное, оно уведет нас из плана реальности в план нереального условия,
где мы получим второй if (а если бы не ходил, то не видел бы):
If you didn't go to the woods every day, you wouldn't see the bear.
И, наконец, у нас есть такие предложения:
You went to the woods yesterday. So, you saw the bear.
Студент X шепотом составляет сложноподчиненное предложение на русском языке
("Если бы вчера ты не пошел в лес, ты не увидел бы медведя") и, счастливый,
что ничего новенького там не обнаружил, переводит его на английский так, как
положено во втором if.
Какую ошибку он при этом совершает? Все ту же. Он совершает ее всегда. Он
забывает, что говорит по-английски, а не по-русски.
Смотрим еще раз на наш второй if. Условие: нереальное. По смыслу относится
к: настоящему времени. А к какому, интересно, времени по смыслу относится
предложение "Если бы ты вчера не пошел в лес, ты не увидел бы медведя?"
Самое интересное, что ответ на этот вопрос (хотя он и сам по себе очевиден)
не требует никаких раздумий. Достаточно посмотреть на план реальности, то есть
на первоначальную пару предложений:
You went to the woods yesterday. So, you saw the bear.
Это прошедшее время. И если мы хотим сделать из этих двух предложений одно
сложноподчиненное с if, зная при этом только два if (первый и второй), то это
окажется попыткой с негодными средствами. Потому что первый If относится к
будущему времени, а второй - к настоящему.
Значит, должен быть и третий if. И этот третий как раз и будет относиться к
прошедшему времени:
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
нереальное
проше дшему
времени
2.3.2. The Past Perfect Tense
"That's the effect of living backwards" the
Queen said kindly: "it always makes
one a little giddy at first"
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Теперь будем рассуждать. Мы уже помним, что после if все уходит на план
назад. Когда по смыслу было будущее - после if шло настоящее. По смыслу
настоящее - после if прошедшее. По смыслу прошедшее - после if...38
Как правило, все смутно помнят, что есть еще какое-то время, еще более
прошедшее , чем просто прошедшее. Это пред-прошедшее время по правилам называется
The Past Perfect Tense (PastPf). Опять перфект? - ужаснетесь вы, вспомнив,
сколько хлопот он нам уже доставлял. Нет, не опять. PastPf - очень
незамысловатое время с четко очерченным кругом обязанностей.
Романтику кажется, что хоть в этот момент круг должен, наконец, Замкнуться. Он опять
обрадован - но кричит: "Будущее!" Но мы-то уже видим логику.
Как оно образуется? Давайте построим его сами, исходя из названия. Это
перфект , значит, там будет вспомогательный глагол to have и смысловой глагол в
третьей форме. В Present Perfect глагол to have стоял в настоящем времени
(Prlndf), то есть have/ has. Значит, в Past Perfect глагол to have должен
стоять в прошедшем времени (Pastlndf). Получается:
I
looked
you
known
we
seen
they
had
been
he
made
she
done
it
и так далее
Альфой будет, разумеется, had (точно так же, как в PrPf был have/has) :
первый вспомогательный глагол. Не забудьте, что третья форма глагола to have -
тоже had, поэтому если вы ставите этот глагол в PastPf, получится had had.
Мы уже можем сказать придаточное предложение. Вот оно:
If you hadn't gone to the woods yesterday...
Пора переходить к главному. Смотрим на предыдущие случаи if и видим, что на
простую логику мы на этот раз опереться не сможем.
В самом деле: в первом if (будущее время) логично стоял will (Futlndf) . Во
втором if (настоящее время) более или менее логично стоял would ("бы"),
управляющий голым инфинитивом смыслового глагола. Перед дальнейшими рассуждениями
логика пасует.
2.3.3. Перфектный инфинитив
"It seems very pretty," she said when she
had finished it, "but it's rather hard to
understand!" (You see she didn't like to
confess even to herself, that she couldn't
make it out at all.) "Somehow it seems to
fill my head with ideas - only I don't
exactly know what they are!"
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Для того, чтобы усмотреть логику в главном предложении третьего if, придется
обратиться мыслями к теории инфинитива.
Что мы вообще знаем об инфинитиве? Мы знаем, что он бывает голый и неголый.
Голый ставится после модальных глаголов, а также после will и would. Неголый
ставится там, где глагол отвечает на вопрос "что делать? ":
Я хочу спать
I want to sleep
Его учат плавать
Не is taught to swim
Я забыл ему позвонить
I forgot to call him
Кроме этого, в первой главе мы вдруг столкнулись с пассивным инфинитивом. Из
чего можно было сделать вывод, что инфинитив не ограничивается формой,
приведенной в словаре. Раз бывает не только to do, но и to be done, можно
предположить, что бывают и другие инфинитивы.
В действительности простой инфинитив (to do) годится только для образования
времен группы Indefinite. Посмотрим на эту группу:
Prlndf - I do, he does
Pastlndf - I did
Futlndf - I will do
Здесь действительно спрягается инфинитив to do.
А теперь посмотрим на времена группы Continuous. "Времена группы" - громко
сказано, мы знаем пока только одно такое время, и это PrCont. Ладно. На него и
посмотрим:
I am doing, you are doing, he is doing...
Сказать, что и здесь спрягается глагол to do, было бы преувеличением. Он там
не спрягается, он там просто так приписывается в форме doing. Спрягается там
совсем другой глагол, а именно to be. Но, с другой стороны, утверждать, что во
всем Continuous спрягается один-единственный инфинитив to be - тоже как-то
некрасиво по отношению ко всем остальным глаголам. Как же быть?
Дело в том, что в Continuous спрягается инфинитив to be doing, где to be
является спрягаемой частью, a doing - неизменяемой. Такой инфинитив называется
Infinitive Continuous (континуусный инфинитив) и используется для образования
всех времен группы Continuous.
Кстати...
Вы теперь с легкостью сами можете образовать такие времена, как Past
Continuous и Future Continuous. Берите InfCont и ставьте его в то время, какое
понравится:
I was doing
We were thinking
They will be drinking...
The night they drove old Dixie down,
And the bells were ringing.
The night they drove old Dixie down,
And the people were singing.
She's begging to know what measures he now will be taking.
Посмотрим на группу Perfect:
PrPf - I have done, we have done, he has done. . . PastPf - I had done, she
had done...
Опять та же история. То do не спрягается, спрягается to have. Инфинитивом
будет to have done, и это - InfPf (перфектный инфинитив)
Смотрим на Perfect Continuous:
I have been doing, he has been doing...
To do не спрягается. Но и to be не спрягается: Оба они - неизменяемые части
этого инфинитива. Спрягается один to have. Инфинитив имеет вид to have been
doing (перфект-континуусный инфинитив).
И, наконец, все то же самое - в пассиве. Пассив времен Indefinite порождает
инфинитив to be done:
It is done; they are done.
It was done; they were done.
It will be done, they will be done.
Пассив в перфекте дает нам инфинитив to have been done, где спрягаемой
частью является to have:
PrPf- It has been done; they have been done
PastPf - It had been done
Пассив в Continuous образуется от инфинитива to be being done (что ужасно,
но, к счастью, редко встречается), где спрягаемой частью является to be:
It is being done, they are being done.
Таким образом, все времена и наклонения образованы от своих собственных
инфинитивов. Если знать эти инфинитивы, нам не составит труда образовать любое
время. Впрочем, зная, как образуются времена, мы можем с легкостью обойтись
без знания инфинитивов39. На самом деле, нам пока нужен только один инфинитив:
перфектный, то есть InfPf: to have done, to have been, to have seen и так
далее .
2.3.4. Третий if во всей красе
"I hope you're a good hand at pinning and
tying strings?" Tweedledum remarked.
"Every one of these things has got to go
on, somehow or other."
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
А нужен он нам вот для чего. Вы уже догадались. С его помощью мы будем
строить главное предложение в третьем if.
Итак, в первом if в главном предложении был will, а после него - глагол в
голом инфинитиве (все это называется Futlndf) . Во втором if - would, а после
него глагол в голом инфинитиве. В третьем - тоже would., что логично (опять
нереальное условие), а после would, как мы знаем, всегда полагается голый
инфинитив. То есть наша задача заключается в том, чтобы этот голый инфинитив нес
идею прошедшего времени, к которому по смыслу относится наш третий if.
Инфинитив , несущий идею прошедшего времени - это как раз и есть InfPf.
If you had gone to the woods yesterday, you would have seen the bear.
Можно слегка сократить чудовищное сказуемое, заменив had на 'd, a have на
' ve:
If I'd thought about it I never would've done it,
I guess I would've let it slide,
If I'd lived my life by what others were thinkin',
The heart inside me would've died.
В разговорной речи некоторые американцы заходят так далеко, что оставляют от
have (то есть от первой части перфектного инфинитива) некий невразумительный
звук, который может быть фонетически транскрибирован как "а" или даже "of".
Этим приемом авторы часто пользуются для передачи неграмотной, региональной
или очень разговорной речи. "Dream! If them stairs hadn't broke down you'd a
seen how much dream it was!" - говорит Huckleberry Finn. Вам я этого делать не
советую, потому что, стоит вам начать редуцировать have, и вы рискуете совсем
про него забыть. А это - несущая конструкция нашего перфектного инфинитива.
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
нереальное
проше дшему
времени
Past Perfect
would + InfPf
If you had gone to
the woods,
you would have seen the
bear.
Если же вы хотите сказать не "увидел бы", а "мог бы увидеть", ваш would, в
точности как во втором if, превращается в could:
If you had gone to the woods, you could have seen the bear.
По крайней мере, пока не начался герундий, модальные глаголы и инфинитивные конструкции.
Предложения в третьем if выглядят, прямо скажем, страшновато.
Опять-таки, не старайтесь облегчить себе жизнь никакими самодельными
мнемоническими приемами, типа "после would идет have". А то получится вот что:
Студент X. If he hadn't... see - saw - seen... hadn't seen her yesterday, he
wouldn't have... ой. Я хочу сказать, he wouldn't has...
Джон. Нет, почему же.
Студент X. А Тарзан. Там же he в подлежащем.
Джон (привычно). В какой форме идет глагол после would?
(Продолжительная пауза. Студент X не понимает, чего от него хотят.)
Студент X (возмущенно): Но там же have!
В результате приходится рассказывать все с начала. Чтобы этого не было с
вами, запомните еще раз: после would идет вовсе не have, а голый перфектный
инфинитив спрягаемого глагола. Have - это просто первая часть этого инфинитива.
А коль скоро мы говорим об инфинитиве, понятно, что ни на какие has он
меняться не может.
Для тренировки переведите такие предложения:
1. Если бы он не съел так много, у него не разболелся бы живот.
2. Если бы его не арестовали, он смог бы уехать в Мексику.
3. Если бы она не надела короткое платье, она не привлекла бы такого
внимания.
4. Если бы она не покрасила свои волосы в черный цвет, ее не приняли бы за
индианку.
5. Если бы меня раньше предупредили, я мог бы уже все сделать.
6. Если бы я выучил английский язык раньше, я уже давно мог бы найти хорошую
работу.
7. Если бы он был осторожнее, его бы не убили.
8. Если бы вы подумали об этом раньше, вы бы уже давно все поняли.
9. Если бы Красная Шапочка не заговорила с Волком, он не съел бы бабушку.
10. Если бы жена Синей Бороды послушалась своего мужа, она не узнала бы его
ужасную тайну.
11. Если бы помидоры были известны в Европе в 18 веке, английский шпион не
попытался бы отравить ими Джорджа Вашингтона.
12. Если бы Золушка не потеряла туфельку, Принц никогда не нашел бы ее.
Теперь дадим волю нашей фантазии и скажем: "Если бы я мог выбирать, я хотел
бы жить..." и назовем какое-нибудь время из прошлого. Это предложение, кстати,
относится ко второму if: если бы я мог выбирать сейчас.
If I could choose, I would like to live...
Например, во Франции - во времена мушкетеров. И вот, если бы я жил во
Франции в первой половине 17 века... Это предложение пойдет уже в третьем if,
потому что оно относится к 17 веку.
If 1 had lived in France at the beginning of the 17th century...
Это будет наше придаточное, из которого мы сейчас развернем целый спектр
главных.
Переведите вопросы и ответьте на них как можно подробнее. А потом выберите
то время (в прошлом) и страну, которые вам действительно по душе, и составьте
свой собственный рассказ.
Если бы вы жили во Франции в первой половине 17 века...
1. Кем бы вы там были?
2. Вы поддерживали бы короля или кардинала?
3. Был ли бы д'Артаньян вашим другом?
4. Как долго вы бы прожили?
5. Как часто вы дрались бы на дуэлях?
6. Были ли бы вы женаты?
7. Если бы вы были женаты, сколько у вас было бы детей?
8. Вы были бы католиком или гугенотом?
9. Сколько вы знали бы иностранных языков?
10. Где бы вы жили?
11. Что вы умели бы делать такого, чего вы не умеете делать сейчас?
12. Чего вы не умели бы делать такого, что вы умеете делать сейчас?
В ключах приведен перевод вопросов и приблизительные варианты ответов.
Нам осталось только научиться не путать третий if со вторым. Для этого
необходимо всегда проделывать одну и ту же операцию: смотреть на план реальности и
видеть, получается ли там настоящее время или прошедшее. Дальше все делается
автоматически.
Упражнение
Даны пары предложений в плане реальности. Скомбинируйте их в условные.
1. Не speaks German. So he works as an interpreter.
2. He fell down the stairs. So he broke his leg.
3. He broke his leg. So he couldn't take part in the rodeo.
4. I am very ill. That's why I can't go to work today.
5. You have no car. So you're late every day.
6. She was very stupid. Therefore she was often deceived.
7. He went away. So his wife cheated on him.
8. He was left home alone. So he set the house on fire.
9. Washington is the capital of the USA. That's why President lives there.
2.4. Свистопляска
"If the law supposes that," said Mr.
Bumble... "the law is a ass - a
idiot."
Charles Dickens, Oliver Twist
В первом томе мы познакомились не только со студентом X, но и со студентом
Y. Он выгодно отличается от студента X тем, что, аккумулировав все достоинства
этого последнего, не страдает ни одним из его пороков.
Подобно Математику, он легко усваивает грамматические конструкции, но, в
отличие от того, не боится сделать шаг вправо или влево и запомнить то, что в
эти конструкции не влезает.
Подобно Бритту, он легко запоминает то, что слышал или видел, но старается
всегда осмыслить это и согласовать с той грамматикой, которую уже знает.
Подобно Романтику, он всегда готов к встрече с новым, но точно знает, что
это новое окажется познаваемым и совсем не страшным, а главное - будет прочно
стоять на фундаменте старого.
Подобно Наивному, он видит аналогии с русским языком, но - о, чудо! - видит
их только там, где они действительно уместны. Одним словом, студент Y - это
мечта любого преподавателя. Именно ему я посвящаю эту главу. Если студент X
пока не чувствует себя в силах вместить новую информацию об if, он может
безболезненно пропустить эту главу и переходить к упражнениям.
Если же вы решили ее прочитать, имейте в виду: все нижеследующее я сообщаю
вам исключительно для того, чтобы вы знали, что это бывает в природе, и не
удивлялись, встретив такие штуки в английских текстах или речи англогово
ряших собеседников. Пользоваться ими пока не обязательно. Когда вы
почувствуете себя совершенно свободно в тех случаях if, которые уже рассматривались,
можете начинать постепенно вводить в свою речь и эти украшения.
Иногда после первого if употребляется слово should. Оно означает, что
степень уверенности говорящего в том, что данное событие действительно
произойдет, очень мала. По-русски это может выражаться словами "все-таки" или
"вдруг". Обычно мы говорим так:
If you forget my phone number, call Mr.Brown instead.
Вставим в придаточное предложение модальный глагол should:
If you should forget my phone number, call Mr.Brown instead.
Это означает: если вы вдруг забудете мой номер - хотя вы, конечно, его не
забудете, но мало ли, - позвоните не мне, а Брауну.
If you should go skating
On the thin ice of modern life
Dragging behind you the silent reproach
Of a million tear-stained eyes
Don't be surprised, when a crack in the ice
Appears under your feet.
(если вы все-таки пойдете кататься на коньках...)
Слово should появляется в условных предложениях еще в двух случаях.
Во-первых, вспомним о том, что should - это форма глагола shall. Мы с вами
не знаем такого глагола, но академическая грамматика (особенно британская)
знает его очень хорошо. В деловой переписке он часто используется вместо will
после подлежащего в первом лице, то есть I и we:
We shall be glad to know that you are interested in the project.
Точно так же, will становится shall после I и we в первом if:
If our demands are not satisfied, we shall go on strike.
Соответственно, во втором и третьем if после I и we можно увидеть не would,
a should:
If our demands were not satisfied, we should go on strike.
If our demands had not been satisfied, we should have gone on strike.
Именно поэтому в британских текстах вы встретите I should like вместо
привычного вам I would like.
Во-вторых, первый if может выражаться не словом if, а словом should с
инверсией:
Should he see her, he won't be able to avoid telling her the truth.
В нормальном виде это было бы If he sees her...
Should you go away (= if you go away) before you contact them, they won't be
able to settle the matter.
Третий if ведет себя похожим образом: само слово if уходит, а альфа PastPf,
то есть had, инверсируется с подлежащим:
Had It been another day I might40 have looked the other way,
And I'd have never been aware, but as it is I'll dream of her tonight.
В нормальном виде это было бы If it had been another day...
Еще раз повторяю, что вам совершенно не обязательно пользоваться такими
конструкциями. От вас требуется только узнавать их, если они вам вдруг встретятся
(if you should come across them).
Выше говорилось также о том, что will бывает после if. Так и есть, а именно
в тех случаях, когда говорящий подразумевает волеизъявление. Дело в том, что у
глагола will есть собственное значение, и оно означает "иметь желание",
"чувствовать расположение", "быть готовым", "соблаговолить" и т. п.
Обычно мы говорим:
I will be very grateful If you help me.
Если же мы хотим вставить туда оттенок волеизъявления, то есть не просто
"если вы мне поможете", а "если вы захотите/соблаговолите/проявите желание мне
Might - форма модального глагола may. Грамматически он ведет себя так же, как сап/could.
помочь", после if пойдет will:
I will be very grateful If you will help me.
Совсем умопомрачительную красоту это предложение приобретет, если мы
вспомним академический Британский язык и скажем:
I shall be very grateful if you will help me.
Это бывает уместно в официальных контекстах и деловой переписке, одним
словом, редко. Можно догадаться, что по тому же принципу would тоже может идти
после if:
We would (should) be very grateful if you would help us.
Именно поэтому ошибка постановки will/would после if во всех остальных
случаях оказывается такой страшной. Судите сами:
If I will be ill...
If the hostages will die...
If our country would be poor...
Студенты, разумеется, хотели сказать If I am ill: if the hostages die; if
our country were poor... Но получилось у них:
Если я соблаговолю заболеть...
Если заложники пожелают погибнуть...
Если бы наша страна решила быть бедной...
Посмотрите сами, в каких предложениях можно поставить will/would после if, а
в каких нельзя:
1. If you answered/would answer my questions, I wouldn't have to ask your
husband the same.
2. If she doesn't/won't lend him money, he will have nothing to eat.
3. If he doesn't/won't fall off the horse, he will come back safe and sound.
4. If they don't/won't agree to our proposal, we will contact their
competitors.
5. If your leg weren't/wouldn't be broken, you could come with us.
6. If the roses were/would be in bloom, the garden would look more
beautiful.
В заключение - самое страшное: после первого if может стоять глагол to be в
форме be. И другие глаголы в форме, совпадающей с голым инфинитивом.
If the weather be fine, we shall go for a walk.
Я не случайно ставлю shall в главном предложении. Такая конструкция является
чрезвычайно устаревшей. Забудьте о ней как можно скорее, но не удивляйтесь,
если встретите ее в древних текстах.
А теперь -
УПРАЖНЕНИЯ
на весь if, те самые, которые студент X тоже должен делать. Они не имеют
никакого отношения к только что рассмотренным деликатным случаям, но там будут
разные подвохи другого рода. Поэтому после того, как вы все сделаете и
посмотрите ключи, не забудьте прочитать комментарии.
1. Выключите утюг, когда будете уходить.
2.Е ели бы он не выключил утюг, квартира сгорела бы.
3. Не горит ли ваша квартира, пока вы сидите здесь, в театре?
4. Ты смог бы справиться без посторонней помощи, если бы не был таким
ленивым.
5. Если бы вчера ты пошел со мной в лес, ты все равно не увидел бы медведя,
потому что зимой они спят.
6. Если бы ему была нужна жена, он бы давно уже женился.
7. Если бы ты помыл посуду, мы сейчас ели бы мясо вилками, а не ложками.
8. Когда он хочет съесть что-нибудь вкусное, он идет в ресторан; если же он
просто хочет есть, он варит макароны.
9. Если бы у нас было больше времени, мы могли бы его подождать.
10. Дорогая, если ты наденешь это платье, мы никуда не пойдем: мы будем
сидеть дома, пока ты не переоденешься.
11. Если бы он был умнее, он бы работал намного лучше и разговаривать с ним
было бы интереснее; с другой стороны, его жизнь сильно осложнилась бы, потому
что дуракам легче живется.
12. Если бы ты подмел пол, выгулял собаку и не Забыл что-нибудь приготовить,
наши гости не были бы так расстроены и посидели бы подольше.
Комментарии
(1) Возможно, вы задумались над "когда будете уходить". Через when это
сказать трудно, потому что when you leave - это "когда вы уйдете". Приходится
рассуждать по смыслу: утюг выключают до того, как уходят.
(2) По контексту явно предполагается, что он уже не забыл (прошедшее время),
и квартира уже не сгорела (прошедшее время), то есть третий if.
(3) Это вообще не условное предложение. Обе части стоят в настоящем времени.
Ни "бы" (второй и третий if), ни будущего времени (первый if) там нет, то есть
ни под один из рассмотренных случаев это предложение не подпадает. В этом
случае все делается, на радость Наивному, точно как по-русски: обе части в
настоящем времени.
(4) Хитрый случай. "Ты бы справился" - значит, ты не справился (прошедшее
время), значит, третий if. "Если бы не был таким ленивым" - скорее всего,
ничего не изменилось, и он и сейчас такой же ленивый, то есть настоящее время:
второй if. Они действительно могут перекрещиваться, и необходимо следить,
какая часть предложения относится к какому времени.
(5) Возможны сомнения насчет того, в какое время поставить "они спят зимой".
Но это предложение не относится ни к главному, ни к придаточному. Оно идет
само по себе и ничему не подчинено. Можно было бы вообще сделать из него
отдельное , через точку:
If you had come to the woods with me yesterday, you wouldn't have seen the
bear anyway. They sleep in winter.
(6) Опять перекрещивание. "Если бы ему была нужна жена" (она не нужна ему в
настоящем времени). "Он женился бы давно" (он не женился в прошедшем времени).
Можно, впрочем, интерпретировать придаточное предложение как относящееся к
прошедшему времени: "если бы ему была нужна жена когда-то там в прошлом".
Тогда получится:
If he had needed a wife, he would have gotten married long ago.
(7) Обратное перекрещивание. He помыл посуду в прошедшем времени, а едим
ложками сейчас.
(8) Оба предложения - и то, которое начинается с when, и то, которое
начинается с if - не условные (нет ни "бы", ни будущего времени). Они описывают
постоянные действия, и сказуемое идет в Prlndf.
(9) Можно отнести это предложение к прошедшему времени, и тогда получится:
If we had had more time, we could have waited for him.
(10) Здесь нужно было разобраться, какие предложения главные, а какие
придаточные. Придаточные, разумеется, - те, которые вводятся союзами (if и until).
(11) Аналогично. Придаточное только одно, оно вводится союзом if. Остальные
- главные. Самый последний хвост, после because, не относится к условным
предложениям, а идет сам по себе, как рассуждение на общую тему.
(12) По контексту понятно, что гости уже посидели и ушли, то есть это третий
if. Осталось разобраться, что относится к главному, а что к придаточному.
Придаточное - все, что подпадает под сферу действия if: если бы подмел, выгулял и
не забыл. Главное - что в этом случае произошло бы:
гости не расстроились бы и посидели бы.
В заключение посмотрим на нашу табличку в ее полном виде:
Условие
По смыслу
относится к
Главное предложение
Придаточное предложение
реальное
Будущему
времени
If + Prlndf
Futlndf
нереальное
Настоящему
времени
If + Pastlndf (was=>
were)
would/could + bare Inf
нереальное
Прошедшему
времени
If + PastPf
would/could + bare InfPf
ГЛАВА 3. РАЗНЫЕ ВОПРОСЫ
Sometimes he thought sadly to himself,
"Why?" and sometimes he thought,
"Wherefore?" and sometimes he thought,
"Inasmuch as which?" - and
sometimes he didn't quite know what he was
thinking about.
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
Мы уже умеем задавать вопросы41. Они начинаются с вопросительного слова,
дальше делается инверсия между альфой и подлежащим, а в конце предложения
стоит вопросительный знак. Но бывают вопросы другого вида, и они подчиняются
несколько иным законам. Чтобы впоследствии не запутаться в разнообразных
вопросах, давайте как-нибудь назовем тот, который мы уже знаем, то есть вопрос вида
How often
do
you
take
shower?
вопросительные слова
альфа
подлежащее
смысловой глагол
Все остальное
Грамотно было бы назвать его "вульгарным", но это может породить
нежелательные ассоциации. Называть его "обыкновенным" тоже не хочется: могут возникнуть
опасения, что другие вопросы будут какие-то необыкновенные (ничего подобного
не произойдет). Поэтому назовем уже знакомый нам вид вопроса "банальным"
вопросом. Кроме банального, бывают еще вопросы со словами "как вы думаете...",
косвенные вопросы и хвостатые вопросы.
3.1. Think-Question
(Вопрос со словами "как вы думаете...")
"Why do you sit here all alone?" said Alice,
not wishing to begin an argument. "Why,
because there's nobody with me!" cried
Humpty Dumpty. "Did you think I didn't
know the answer to that? Ask another."
"Don't you think you'd be safer on the
ground?" Alice went on, not with any idea of
См. гл.1 первой части.
making another riddle, but simply in her
good-natured anxiety for the queer creature.
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Эти вопросы Наивный обычно задает так:
How do you think, what time is it now? Как вы думаете, который час?
А Бритт - так:
What do you think, why is it so cold? Как вы думаете, почему так холодно?
Само собой, так подобные вопросы не задаются. Как же нам поступить, если мы
хотим задать вопрос, который порусски начинается со слов "как вы думаете..."?
Начать следует, как обычно, с вопросительного слова. При этом мы просто
откинем "как вы думаете" и начнем предложение так, как если бы этих слов там
вообще не было:
Как вы думаете, почему ?
Why ?
Как вы думаете, где ?
Where... . ?
Как вы думаете, когда ?
When....?
Непосредственно после вопросительных слов (не забывайте, что их бывает
много) вставляем do you think:
Как вы думаете, кто ?
Who do you think ?
Как вы думаете, сколько раз ?
How many times do you think ?
Как вы думаете, какого цвета ?
What color do you think... . ?
И, наконец, идут все остальные части предложения. Надо удержаться от одного-
единственного искушения: сделать инверсию (ту самую, о которой так много
говорили, когда разбирали банальный вопрос). Пусть Математик не обижается: мы не
выбросили инверсию за борт. Мы просто ее уже сделали, когда говорили do you
think.
Таким образом, если мы хотим спросить "как вы думаете, который час?", think-
question будет иметь вид What time do you think it is?
Банальный вопрос выглядел бы как "What time is it?" В общем виде, структура
think-question такова:
Why
Who
When
Where
What kind of
(something)
do you think
прямой порядок слов
What color
How many (something)
How much (something)
How long
и прочие вопросительные
слова
Образуйте по одному предложению с каждым из вопросительных слов, приведенных
в таблице, по очереди.
1. Как вы думаете, почему он не работает?
2. Как вы думаете, кого она видела вчера?
3. Как вы думаете, когда это случилось?
4. Как вы думаете, что это за овощи?
5. Как вы думаете, какого цвета эта шляпа?
6. Как вы думаете, сколько у него квартир?42
7. Как вы думаете, сколько у него было денег?43
8. Как вы думаете, как долго будет продолжаться эта лекция?
А теперь, интереса ради, задайте те же самые вопросы в их банальной форме,
убрав оттуда "как вы думаете".
Если бы все студенты X были Математиками, можно было бы переходить к
следующему типу вопроса. При существующем положении вещей необходимо рассмотреть две
тонкости.
Во-первых, что делать, если в вопросе вообще нет вопросительного слова, то
есть это Yes-No Question? "Вот уж в этом-то случае, - думают Наивный и Бритт,
- обязательно надо говорить:
What do you think, is she beautiful?
How do you think, does he live here?"
Почему они так думают, неизвестно. Вам, наверное, уже ясно, что если убрать
вопросительное слово, то в уже знакомой нам структуре think-question ничего
измениться не должно. Просто выпадет вопросительное слово, а все остальное
останется на месте. Следовательно, с чего будет начинаться вопрос? Правильно, с
do you think:
Do you think she is beautiful?
Do you think he lives here?
Во-вторых, Романтик спотыкается на вопросах к подлежащему, то есть
(напоминаю) , таких вопросах, где подлежащее является одновременно вопросительным
словом. Но в этом случае тоже ничего нового не происходит. Подлежащее переползает
на место вопросительного слова, а все остальное - как было:
Как вы думаете, кто будет это делать?
Who do you think is going to do it? (банальный: Who is going to do it?)
Как вы думаете, кто это сделал?
Who do you think did it? (банальный: Who did it?)
Если у вас есть колебания по поводу того, куда ставить предлог, не
сомневайтесь: туда, где он должен стоять по всем правилам44.
Упражнение 1
Переделайте банальный вопрос в think-question:
1. Why don't pigs fly?
2. When will pigs fly?
3. Did pigs ever fly?
4. What am I going to do?
5. What am I doing?
6. What have I done?
7. What is she laughing at?
8. Who does your son look like?
9. What did he pay such money for?
10. Who will buy this junk?
11. Why did the car crash?
How many.
How much.
Хочется верить, что это предложение не выглядит шарадой.
12. Who does this man remind me of?
Упражнение 2
Переведите.
1. Как ты думаешь45, нам заплатят?
2. Как ты думаешь, почему нам не заплатят?
3. Как ты думаешь, им уже заплатили?
4. Как ты думаешь, он купит пива?
5. Как ты думаешь, почему его ограбили?
6. Как ты думаешь, для чего он это сказал?
7. Как вы думаете, эти ботинки можно носить?
8. Как вы думаете, кого она ждала?
9. Как вы думаете, сколько раз она была замужем?46
10. Как вы думаете, ее можно научить играть на гитаре?
11. Как вы думаете, чем надо кормить такую большую собаку?
12. Как вы думаете, как долго простоят эти розы?
А теперь сделайте из этих вопросов банальные (проверьте себя по ключам в
конце публикации).
3.2. Хвостатые вопросы
You' re the only one who seems to understand
about tails. They don't think - that's
what's the matter with some of these others.
They've no imagination. A tail isn't a
tail to them, it's just a Little Bit Extra
at the back.
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
Все знают, что это такое. Это tail-questions, они же tag-questions, они же,
подобно рецидивистам, фигурируют в пособиях под еще десятком разных кличек.
Бритт резюмирует все эти обличья одним универсальным isn't it. Этим иероглифом
он заканчивает все вопросительные предложения, в которых не успел вовремя
сделать инверсию:
You live in St.Petersburg, isn't it?
Он неправ. Isn't it - это не иероглиф, это целое предложение, с подлежащим и
сказуемым. Ставить его куда попало не рекомендуется.
Какой же хвост должен стоять после предложения you live in St.Petersburg,
чтобы все предложение приобрело осмысленный вид ("Вы живете в Петербурге, не
так ли?")
Хвосты всегда подчиняются строгим правилам. Во-первых, знак хвоста должен
быть противоположен знаку предложения. Предложение утвердительное - хвост
отрицательный. Предложение отрицательное - хвост утвердительный.
It's beautiful, isn't it?
It's not ugly, is it?
Во-вторых, все хвосты строятся по одной и той же формуле:
альфа (+not) + местоимение, заменяющее подлежащее.
Обратите внимание на то, что not пойдет в сокращенной форме и слитно с аль-
Напоминаю, что в английском языке существует только одна форма второго лица.
46 Предполагается, что она еще жива. Тех, кто читал первую часть, этот комментарий должен
навести на определенные мысли.
фой, то есть isn't, aren't, don't и так далее.
Мы уже знаем, что is служит альфой не во всех предложениях. Более того, it
может заменять не все подлежащие, а только существительные неодушевленные в
единственном числе:
Your hat is made of wool, isn't it?
It заменяет слово hat.
You speak English,... ?
Поразмыслим о хвосте. Время - Prlndf, значит, альфа - do. Подлежащее you,
его не надо заменять на местоимение, потому что оно само местоимение.
Предложение утвердительное, значит, хвост будет отрицательный:
You speak English, don't you?
Другой пример:
Your husband doesn't speak English,... ?
Время - опять Prlndf, при этом предложение отрицательное и альфу видно
невооруженным глазом. Хвост, стало быть, утвердительный. Осталось решить, какое
местоимение может заменить подлежащее your husband:
Your husband doesn't speak English, does he?
Когда уместно делать предложение утвердительным, а хвост отрицательным, а
когда наоборот?
You are hungry, aren't you?
You are not hungry, are you?
Когда вы задаете вопрос, вы предполагаете услышать какой-то ответ. Этот
предполагаемый вами ответ содержится именно в предложении, а не в хвосте. You
are hungry, aren't you? - вы имеете в виду, что тот, кого вы спрашиваете,
хочет есть. You are not hungry, are you? - вы подразумеваете, что он не хочет.
Не has left, hasn't he? ( = I believe he has left)
He hasn't left, has he? ( = I don't think he has left)
Точно так же в предложении You speak English, don't you? мы предполагали,
что собеседник говорит по-английски, а в предложении Your husband doesn't
speak English, does he? мы предполагали, что муж по-английски не говорит.
Сейчас мы для разминки сделаем очень простое упражнение: расставим хвосты.
Упражнение
1. You're singing too loud,... ?
2. Julio fell down the stairs again... . ?
3. You can help me,... ?
4. You haven't been abroad,...?
5. His sister won't tell you the truth,... ?
6. You have time,... ?
7. The Browns had a falling out,... ?
8. They were the best of friends,... ?
9. Her parents needed money... . ?
10. The weather was fine... . ?
11. Those cities are slowly sinking,... ?
12. All those people will come to see us again,... ?
А теперь можно переходить к тонкостям.
Как быть, например, если в подлежащем стояло слово I, альфой был to be в
форме am, а предложение было утвердительное, то есть хвост полагается
отрицательный? I am your friend, ... ?
По правилам надо ставить альфу (am) слитно с n't. Но вроде бы нет такой
формы - amn't.
Выход из создавшегося положения существует, но, к несчастью, не один, а в
количестве трех штук. Так что вам придется выбирать.
Во-первых, с хвостами можно поступать так же, как с отрицательными
вопросами47, то есть оторвать not от альфы и поставить его (в полном виде) после
подлежащего :
I am your friend, am I not?
Такой хвост сразу превратит заурядный вопрос в акт вопрошания, придав ему
нечто сценическое. Во-вторых, можно в этом (и только в этом) случае заменить
am на are:
I am your friend, aren't I?
Это более или менее литературно и звучит, в общем, неплохо, но как-то
искусственно . Такую форму можно услышать редко. Особенно за пределами Соединенного
Королевства.
Наконец, распространенный американский разговорный вариант:
I am your friend, ain't I?
По частотности этот вариант оставил все остальные позади с большим отрывом.
У него есть только один недостаток: он абсолютно непечатен, в том смысле, что
академическая филология склонна делать вид, что никакого ain't вообще не
существует .
Вот и выбирайте. Есть, конечно, и четвертый вариант: избегать ставить I am в
вопросительную форму. Всегда можно сказать:
After all, I am your friend...
I have always been your friend, haven't I?
Hope you agree that I'm your friend.
И так далее, в зависимости от конкретного контекста.
Еще одна подстерегающая нас неприятность - это многообразие способов
выражения отрицания в английском предложении. Мы хорошо знакомы только с not; но
любое мелькнувшее где-то по, так приросшее к другим словам, что его
и различить-то не всегда можно, тоже превращает предложение в отрицательное. А
хвост, тем самым - в утвердительный:
Уои never met him, did you?
They had no reason to do so, did they?
Другая важная проблема - это подлежащие, которые непонятно на что заменять.
Например, family - это it или they? А как насчет police? Staff? Board of
directors? Или, того хуже - everybody или somebody?
Начнем с простого. Групповые имена существительные лучше всегда
рассматривать как множественное число (по примеру people). Во-первых, многие из них
действительно являются существительными множественного и только множественного
числа, - например, the police. Во-вторых, если у некоторых из них возможны
варианты, как у слова family, которое можно рассматривать и как единственное
число (my family is) , и как множественное (my family are) , ошибиться лучше в
сторону множественного48. Как-то оно звучит уважительнее.
The board agreed to compromise, didn't they?
The police won't believe her, will they?
All his family already arrived, didn't they?
The staff can't smoke in the office, can they?
Что же касается everybody/somebody - это действительно дело темное. Вплоть
до недавнего времени компромиссной формой считалось их согласование с
местоимением they:
Everybody should be thereon time, shouldn't they?
Somebody can show you the figures, can't they?
Nobody is going to apologize, are they?
Эта форма никуда не годилась по той простой причине, что сами эти
См. ч.1, подраздел 1.4.5.
Кстати, Красный Лонгман всегда приводит указания на число собирательных существительных.
some/no/any/everybody в действительности являются местоимениями единственного
числа:
Nobody knows, nobody sees.
Nobody knows but me.49
Everybody's laughing
Everybody's happy.
Somebody is out there beating a dead horse.
В то же самое беззаботное время, все желающие могли запросто заменять эти
слова на местоимение he:
Everybody can have fun, can't he?
Somebody is going to be sorry, isn't he?
Nobody knows, does he?50
Теперь за это могут и в суд подать. Если же вас просто обзовут male
chauvinist pig, считайте, что легко отделались. Уже много лет на горизонте
маячит чудовищная конструкция he or she, которую принято ставить всюду, где
раньше обходились простым he:
If anybody sees the above man, he or she should let the police know at once.
Any passenger is required to show his or her ticket on demand.
He хочется думать, что кто-то говорит:
Everybody can do it, can't he or she?
Поэтому совет такой же, как и в случае хвостов с I am: воздержитесь от
предложений такого рода. Всегда можно задать банальный вопрос или еще как-нибудь
вывернуться:
Is it right that everybody should be there on time?
I am sure somebody can show you the figures.
I am afraid nobody is going to apologize.
Необходимо также запомнить, что существует подлежащее, которое не меняется
ни на какие местоимения. Это слово there, выступающее в качестве формального
подлежащего в обороте there is:
There are many people here today, aren't there?
There was much snow last winter, wasn't there?
There is no milk in the icebox, is there?
Последняя, довольно смешная тонкость - это хвосты к предложениям в
повелительном наклонении. Смешного в ней то, что на русский язык эти хвосты можно
перевести только каким-нибудь нечленораздельным междометием, сопровождаемым
выразительными жестами или, допустим, подмигиванием:
Пошли в кино, а?
Давай-ка посуду помоем, э?
Вон отсюда, ну!
Принеси-ка стулья, ага?
Если повелительное наклонение относится к первому лицу множественного числа,
то есть побуждает к действию "нас" ("давай", "давайте", или просто:
"спляшем!"), полагается ставить невиданный хвост shall we?
Let's go to the movies, shall we?
Let's wash the dishes, shall we?
Let's dance, shall we?
К сожалению...
Хотя Наивный, как и все остальные, хорошо знает оборот let's, он думает, что
это просто такое слово и с ним можно обращаться, как со словом "давай" в рус-
Traditional.
Хвост положительный, потому что само предложение - отрицательное (из-за nobody).
ском языке:
А давай ты посуду помоешь.
Let's you will wash the dishes.
Фокус (6)
... заключается в том, чтобы внимательно посмотреть на let's и задуматься,
что это за ' s такое. До сих пор, когда мы встречались с закорючкой вида 's,
она символизировала is или, в крайнем случае, has. Предположение, что глаголы
(let - это глагол.) могут идти друг за другом в виде
let is
let has
должно привести в ужас даже наиболее агностически настроенного Романтика.
Так вот, ' s - это us. То есть let's означает только и единственно "давай (те)
мы...", а за ним следует голый инфинитив.
Если же повелительное наклонение относится ко второму лицу в любом числе
(иди, принеси, унеси, сядьте, встаньте), то хвост выглядит will you? опять же
как для единственного, так и для множественного числа:
Get out of here, will you!
Go get the chairs, will you?
Сделаем еще одно несложное
Упражнение
1. James has never been your friend,... ?
2. Your son could see nobody in the hallway,... ?
3. There's no wind,... ?
4. Forget that once and forever,... ?
5. You know what you're doing... . ?
6. Let's all get up and sing the anthem,... ?
7. There were too many problems,... ?
8. Do as you're told,... ?
9. Listen,... ?
10. No such people ever apologize,... ?
11. Let us forgive and forget, ... ?
12. Your daughter never helps about the house,... ?
А теперь, для разнообразия, сделаем сложное Упражнение.
В разговорной речи люди часто выбрасывают начало предложения. Например, они
подразумевают:
Did you see her yesterday? а говорят:
You see her yesterday? или даже:
See her yesterday?
Обратите внимание: это по-прежнему вопросительное предложение. Некоторые
студенты, стоит им увидеть такие формы в литературе или услышать в речи, сразу
подпадают под иллюзию, что, мол, американцы теперь не делают инверсию и задают
вопрос, как в русском языке, с помощью интонации. Ничего подобного не
происходит никогда. Если бы они задавали вопрос как в русском языке, они говорили бы:
Saw her yesterday?
Но они говорят не saw, a see. Потому что did you - у них в голове.
Когда Наивный хочет спросить "Ваша жена красивая?" он говорит "Your wife
beautiful?", забывая не только о какой-то инверсии, но и о необходимости
ставить в предложение сказуемое (глагол to be). По иронии судьбы, это предложение
для американского уха звучит абсолютно правильно построенным: сказуемое у нас
is, мы его сначала инверсировали с подлежащим, а потом опустили:
Your wife is beautiful.
Is your wife beautiful?
Your wife beautiful?
Разумеется, это совпадение совершенно случайно. Уже с перфектом ничего не
получится, потому что Наивный будет говорить "You have done it?", тогда как
have должно быть вынесено в начало, то есть инверсировано с подлежащим, и (в
разговорной речи) опущено: Have you done it? You done it? Done it? Что уж
говорить о других временах.
Если то, что вы только что прочитали, вас напугало - сделайте незамысловатое
Упражнение 1 и переходите к следующему подразделу. Здесь от вас потребуется
всего-навсего разобраться в том, какие глаголы символизируют сокращенные
формы, и правильно поставить хвосты.
1. They've bought everything,... ?
2. You'll help me,... ?
3. She won't leave him alone,... ?
4. It's been a long ride,... ?
5. She's abused by her husband,... ? 6. You're not in the mood,... ?
7. He's forgotten all he knew,... ?
8. It's forgotten and forgiven,... ?
9. You'd never have done it if they hadn't asked,... ?
10. He's going to spill everything,... ?
11. She's been doing well so far,... ?
12. She's never able to explain anything,... ?
Если же вас, наоборот, разобрало любопытство и вы хотите проверить свои
аналитические способности - проделайте
Упражнение 2: поставьте хвосты к таким предложениям (допустим, что пропущена
только альфа51, а подлежащее - везде you) :
1. Cheated by her again,... ?
2. Going out,... ?
3. Been working too much,... ?
4. Go to the party tomorrow,... ?
5. Happy,... ? 6. Not happy... . ?
7. Drinking something,... ?
8. Been feeling lonely,... ?
9. Never gone there,... ?
10. Loved by everybody,... ?
11. Going to stay here for ever,... ?
12. Not afraid,...?
Комментарии
(1) You were cheated by her again, weren't you?
Возможный вариант: You are cheated by her again, aren't you?
Главное - это чтобы вы заметили пассив, на который намекает предлог by. При
отсутствии других вспомогательных глаголов, альфа в пассиве - to be.
(2) You are going out, aren't you?
Возможный вариант: You were going out, weren't you? В любом случае инговая
форма глагола указывает на Continuous, Present или Past, то есть альфа - тоже
Бывает, что выброшены также вспомогательные глаголы, следующие За альфой. Но тогда без
контекста не удастся достроить предложение. Например, обрывок "Thinking about her, ... ? " можно
будет понять как "You have been thinking about her, haven't you?", "You are thinking about
her, aren't you?" или "You will be thinking about her, won't you?"
to be.
(3) You have been working too much, haven't you?
Без вариантов. Been working может появиться только в Perfect Continuous, a
мы пока знаем только Present Perfect Continuous. Забегая вперед (см. следующую
главу), скажу, что Past Perfect Continuous был бы здесь совершенно
неуместен.
(4) You will go to the party tomorrow, won't you?
Мы знаем только одно время, в котором после альфы глагол идет в голом
инфинитиве, и это Futlndf. На него также намекает слово tomorrow. Тем не менее,
возможны также варианты с модальными глаголами (после них глагол также
ставится в голом инфинитиве):
You can go to the party tomorrow, can't you?
You should go to the party tomorrow, shouldn't you?
Такие варианты, однако, едва ли можно считать полноценными, потому что
модальные глаголы выбрасываются редко. В них обычно бывает заключена вся соль
предложения.
Последний вариант тоже никуда не годится, по причине своей экзотичности:
You do go the party tomorrow, don't you?
Нам известно, что альфа do обычно ставится только в отрицательных и
вопросительных предложениях времен Indefinite:
You don't go to the party tomorrow, do you?
(5) и (6) не должны были вызвать затруднений. Прилагательное может стоять
только после альфы to be. Разобраться надо было только в знаках:
You are happy, aren't you?
You are not happy, are you?
(7) - такая же логика, как во (2): You are drinking something, aren't you?
(8) - как (3): You have been feeling lonely, haven't you?
(9) You have never gone there, have you?
Gone - это третья форма глагола to go. Третья форма сразу после альфы нам
встречалась в двух случаях: PrPf и пассив. Я очень надеюсь, что никто не
поставил глагол to go в пассив ("Тебя туда никогда не ходили, не так ли?")
(10) - как (1): You are loved by everybody, aren't you?
Вариант: You were loved by everybody, weren't you?
(11) - как (2) . Going to с грамматической точки зрения ничем не отличается
от просто going, то есть по форме это Continuous:
You are going to stay here for ever, aren't you? You were going to stay here
for ever, weren't you?
(12) You are not afraid, are you?
Кстати...
Как вы думаете, afraid - это какая часть речи? Бесхитростный Романтик обычно
говорит: глагол (у него все глаголы, кроме agree и let). Математик вспоминает,
что перед afraid полагается ставить to be (I am afraid) и говорит:
прилагательное .
Нет. Это не прилагательное (и тем более, конечно, не глагол). А почему?
Потому, что его нельзя поставить перед существительным. Вот, например,
прилагательное red. Его можно поставить и после глагола-связки to be (как и
afraid), и перед существительным:
This hat is red.
She is wearing a red hat.
Мы можем поставить afraid после глагола, но говорить I am an afraid man
нельзя. Часть речи не та. Afraid - это предикат, то есть слово, которое можно
поставить только после глагола. Обычно этими глаголами будут to be, to feel,
to look и многочисленные глаголы, выражающие переход из состояния в состоя-
Hey Jude don't be afraid.
Oh the night comes down, and I get afraid of losing my way.
Now Ophelia, she's 'neath the window For her I feel so afraid.
При этом ни в коем случае нельзя сказать an afraid child. Приходится искать
прилагательное:
Down the foggy ruins of time, far Past the frozen leaves,
The haunted, frightened trees, out to the windy beach,
Far from the twisted reach of crazy sorrow.
There were no keys no guards Just one frightened man and some old shadows
for bars.6
Некоторые авторы предпочитают, чтобы не вводить лишних сущностей, называть
afraid в этом значении прилагательным, с той оговоркой, что это прилагательное
нельзя ставить перед существительным. Так, например, поступает
Красный Лонгман:
afraid adj [F] I full of fear: Don't be afraid of the dog. He was afraid
that he would lose.
Пометка [F] как раз и символизирует то, о чем только что говорилось:
специфическую позицию afraid в предложении. Я, наоборот, предпочитаю полную ясность
и окончательное разведение прилагательных и предикатов по разным углам. Вам
самим будет проще. А то представьте себе такой диалог:
Студент X. I saw a very afraid little girl...
Джон. Afraid так не делает.
Студент X. Почему? Это же прилагательное.
Джон. Ну да... только оно... такое... (рисует что-то руками в воздухе) вы
помните. . . (умоляюще) мы говорили. . .
А он, конечно, ничего не помнит, по той простой причине, что "таких"
прилагательных, о которых что-то там говорили, целая прорва, и о каждом говорили
что-то свое, и все разное. Если же преподаватель просто рявкнет: "Afraid -
предикат!", никакой путаницы у студента X не возникнет. И у вас тоже.
Afraid у нас не один такой. Самыми популярными (то есть теми, обойтись без
которых в речи нельзя, но которые студенты упорно считают то глаголами, то
прилагательными), являются следующие (обратите внимание, что большинство из
них могут быть также наречиями или даже прилагательными, но с совсем другим
смыслом) :
late
Все почему-то считают, что late - это глагол. Это прискорбное заблуждение
вызвано наличием в русском языке глагола "опаздывать". Но в английском языке
такого глагола нет. А есть оборот to be late, с глаголом и предикатом.
Found my way downstairs and drank a cup,
And looking up I noticed I was late.
I jumped right into line
Sayin', "I hope that I'm not late".
Когда предикат late стоит после глаголов-связок, он также переводится
"поздно" :
Well now it's too late for talking we can talk later on.
So I'm goin' to unpack all my things
And sit before it gets too late.
Прилагательным же это слово становится в трех случаях: во-первых, "поздний"
в значении "по времени находящийся в конце определенного периода" (late
Такие, как to become и более или менее синонимичные ему в этом смысле to get, to fall, to
turn, to grow, to come и некоторые другие.
summer); во-вторых, "только что случившийся" (late news); в-третьих,
"покойный" (the late Mr. Brown). Частота подобных оборотов в речи, то есть случаев,
когда вам требуется прилагательное late, ничтожно мала. I can see by her eyes
she's been waiting Standing in the slant of the late afternoon.
Таким образом, необходимо срочно забыть такие любимые вами обороты, как ту
late neighbor в смысле "мой опоздавший53 сосед", а также late train и late
plane.
Кроме того, существует наречие late (поздно), обычно не представляющее
трудностей :
What have I done to deserve such a fate
I realize I have left it too late.
Late at night when you call my name
The only sound you'll hear
Is the sound of your voice calling
Calling after me.
alone
Hey little girl is your daddy home
Did he go away and leave you all alone.
And freedom, well, that's just some people talkin'
Your prison is walkin' through this world all alone.
Why don't we take off alone,
Take a trip somewhere far, far away?
"Tell me how hungry are you, how weak you must feel
As you are living here alone and you are never revealed.
Если вам необходимо поставить "один" или "одинокий" именно перед
существительным, вам придется выбирать между многочисленными полноценными
прилагательными:
There's a lone soldier on the cross.
I'm just a lonely pilgrim.
We live in a political world,
In the cities of lonesome fear.
Как и late, alone бывает и наречием. При этом у него меняется смысл (оно
начинает означать не "один", а "только"):
Well, the deputy walks on hard nails and the preacher rides a mount
But nothing really matters much, it's doom alone that counts.
(doom alone = only doom. Такая замена встречается довольно редко, и ее можно
отнести к украшательствам.)
sure
Это слово тоже бывает прилагательным и тоже исключительно редко. А именно, в
аллюзии the only sure thing, подразумевающей смерть или налоги54. В остальных
случаях это предикат:
There's a lady who's sure
All that glitters is gold
And she's buying a stairway to heaven.
They tell me revenge is sweet and from where they stand, I'm sure it is.
Nobody was really sure if he was from the House of Lords.
или, опять же, наречие (переводится словами "конечно", "разумеется" и так
далее) :
Напоминаю: это "мой покойный сосед".
54 Хотя первоначальная цитата Звучит так: "In this world, nothing can be said to be certain
except death and taxes" (Benjamin Franklin).
Big bad Leroy Brown, he got no common sense - no, no
Got no brains but he sure got a lot of style.
The way you walk and the way you talk It sure plays on my mind.
ill
С этим словом происходит большая путаница, потому что оно одинаково часто
употребляется и как предикат, и как прилагательное. Смысл, тем не менее, будет
совершенно разным. Ill является предикатом именно в том случае, который
встречается в речи иностранца наиболее часто, а именно, в значении "больной":
Now, they take him and they teach him and they groom him for life
And they set him on a path where he's bound to get ill.
John Stuart Mill of his own free will
On a bottle o' shanty became particularly ill.
Прилагательным (в смысле "больной человек") может выступать только слово
sick:
Sick man lookin' for the doctor's cure
Lookin' at his hands for the lines that were
And into every masterpiece of literature for dignity.
Слово ill в качестве прилагательного означает "гнусный", "злобный",
"вредный", "нехороший" и прочие подобные веши, как в словосочетаниях ill luck, ill
will, ill intention и так далее. Иностранцы обычно тяготеют к слову bad, и это
правильно, потому что употребление прилагательного ill требует хорошего
владения языковыми тонкостями.
asleep
I fell asleep for to take my rest.
I dreamed a dream that made me sad.
The cat's in the well, the gentle lady is asleep.
Если же вы хотите прилагательное, к вашим услугам sleeping:
Alone55 you stand with nobody near
When a trembling distant voice, unclear
Startles your sleeping ears to hear
That somebody thinks
They really found you.
Julia, sleeping sand, silent cloud touch me.
alive
Angie, Angie
Ain't it good to be alive.
You seem so far away though you are standing near.
You make me feel alive but something died, I fear.
People gather 'round her
and she finds it hard to stay alive.
My faith keeps me alive, but I still be weeping For the saving grace that's
over me.
Если вы хотите поставить слово "живой" перед существительным, для этого есть
слово living:
In a world so hard and dirty so fouled and confused
Searching for a little bit of God's mercy I found living proof.
She said, "Welcome to the land of the living dead.
Несмотря на то, что alone вынесено в начало, это все тот же предикат: You stand alone.
ashamed
Этот предикат никто ни с чем не путает по той причине, что его никто не
знает. Вот заодно и узнаем: не грех бывает сказать I am ashamed of what I've done
или of what I said.
We were young and full of life and none of us prepared to die And I'm not
ashamed to say the roar of guns and cannons Almost made me cry.
To see him obviously framed
Couldn't help but make me feel ashamed to live in a land Where justice is a
game.
3.3. Косвенный вопрос
"What kind of insect?" Alice inquired a
little anxiously. What she really wanted to
know was, whether it could sting or not,
but she thought this wouldn't be quite a
civil question to ash.
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Я не знаю, где они живут.
Я не понимаю, чего он хочет.
Я не помню, как его зовут.
Студент X, овладевший банальным вопросом, перевел бы эти предложения так:
I don't know where do they live.
I can't understand what does he want.
I don't remember what is his name.
И был бы неправ. Чтобы понять, почему это он опять неправ, давайте отбросим
все лишнее и посмотрим на сами банальные вопросы:
Где они живут?
Where do they live?
Чего он хочет?
What does he want?
Как его зовут?
What is his name?
Посмотрите внимательно. Может быть, вы заметите принципиальную разницу между
банальными вопросами и теми, которые предлагались вашему вниманию
первоначально .
Разница в том, что в конце банальных вопросов стоит знак вопроса. А в конце
вопросов вида "Я не знаю, где они живут" стоит точка.
Не отмахивайтесь от этого различия. Это не мелочь. Точка превратила наше
предложение из вопросительного ("Чего он хочет?") в утвердительное ("Я не
знаю, чего он хочет").
В утвердительном же предложении никакой инверсии делать не надо. Вот как они
будут выглядеть:
I don't know where they live.
I can't understand what he wants.
I don't remember what his name is.
Пока все не так плохо, кроме неприятной необходимости ставить is в конец
предложения, что психологически тяжело. Но привыкнуть к этому можно:
Neither you Simon nor the fifty thousand
Nor the Romans nor the Jews (...)
Understand what power is
Understand what glory is.
Банальный вопрос был бы: What is power? What is glory?
Замените сами косвенные вопросы на банальные. Та часть предложения, которую
необходимо переделать, подчеркнута. Обратите также внимание на слова,
благодаря которым косвенный вопрос появляется в предложениях: они
выделены курсивом.
1.I don't know why nobody told you
How to unfold your love
I don't know how someone controlled you
They bought and sold you.
2. If you knew Peggy Sue, then you'd know why I feel blue About Peggy, 'bout
Peggy Sue.
3. Nowhere Man, please listen
You don't know what you're missing.
4. If you hear something late at night
Some kind of trouble, some kind of fight
Just don't ask me what it was.
5. Just don't ask me how I am.
6. Tell me how we're gonna56 do what's best.
7. I don't know why you say good-bye I say hello.
8. You are only coming through in waves.
Your lips move, but I can't hear what you're saying.
9. I'll tell them what the smile on my face meant.
10. So tell me what I see
When I took in your eyes.
11. But I just can't see
What a woman like you
Is doing with me.
12. I see you live on Love Street;
there's a store where the creatures meet.
I wonder what they do in there.
13. And nobody seems to like him,
They can tell what he wants to do.
14. Now they know how many holes it takes to fill the Albert Hall.
15. Lady Madonna, children at your feet.
Wonder how you manage to make ends meet.
16. I don't know how you were diverted
You were perverted too
I don't know how you were inverted
No one alerted you.
Пока ничего нового не было, кроме некоторой неловкости, связанной с
отсутствием инверсии после вопросительного слова. Единственный вопрос, который мог у
вас возникнуть, - это куда девать предлог. Вы, конечно, сразу поняли, о каком
предлоге я говорю: о том, который относится к вопросительному слову и в
русском предложении стоит перед этим словом, а в английском уносится в конец:
What are you talking about?
В косвенном вопросе ничего нового с этим предлогом не происходит. Он стоит
там же, где и в банальном вопросе:
I can't understand what you are talking about.
You said "Here's your mirror, and your ball and jacks"
But they're not what I came/or, and I'm sure you see that too.
Это going to.
Кроме того, косвенный вопрос может быть частью банального. Единственная
задача - увидеть, какая часть предложения является собственно вопросом, а какая
к ней прилагается.
When I get off of this mountain, do you know where I want to go?
В конце стоит вопросительный знак благодаря do you know (банальный вопрос с
инверсией) . Where I want to go косвенный вопрос, он вызван словом know и не
инверсируется.
Can you show me where it hurts?
To же самое, только косвенный вопрос появился благодаря show.
Точно так же все происходит, если косвенный вопрос комбинируется с think-
question :
I know where you think you're going
I know what you came here for.
Вероятно, вы уже заметили, что все косвенные вопросы, которые мы
рассматривали до сих пор, вводились вопросительным словом. А как быть, если
вопросительного слова нет, то есть мы имеем дело с Yes-No-Question?
Do you love me?
I don't know...
Если бы у нас было вопросительное слово, мы сейчас поставили бы его и
спокойно выстроили все предложение с прямым порядком слов. Например,
Why do you love me?
I don't know why you love me.
Сразу напрашивается мысль, что раз никакого вопросительного слова нет, то
можно без него прекрасно обойтись:
I don't know you love me.
Но так, увы, не получается. Если у нас нет вопросительного слова, то нам
попросту нечем вводить косвенный вопрос. Придаточное предложение, видите ли,
должно быть чем-то введено, а единственный союз, который можно выбрасывать -
это, как вам известно, союз that:
I know you love me = I know that you love me
Соответственно, наше предложение I don' t know you love me = I don' t know
that you love me переводится как "я не знаю, что ты меня любишь". Согласитесь,
что смысл получился несколько иной, чем тот, к которому мы стремились (я не
знаю, любишь ли ты меня). Следовательно, это "ли" должно быть чем-то выражено.
Это что-то и будет вводить наш косвенный вопрос.
Таких слов два. Это if или whether. If при этом не имеет ничего общего с тем
if, которому была посвящена предыдущая глава.
I don't know if you love me.
I don't know whether you love me.
По этому образцу делаются все косвенные вопросы без вопросительного слова.
I wanna know if it's you I don't trust
'Cause I damn sure don't trust myself.
Imagine no possessions
I wonder if you can.
But I can't think for you
You'll have to decide
Whether Judas Iscariot
Had God on his side.
Whether и if в принципе взаимозаменяемы, если вопрос не является
альтернативным. Если же там есть слово "или", то ставится именно whether, а не if:
I don't know whether you love me or not.
I don't know whether or not you love me.
To protect you an' defend you
Whether you are right or wrong.
When you played your cards with Willie, you never really knew
Whether he was bluffin' or whether he was true.
Теперь мы знаем про косвенный вопрос все и можем сделать Упражнение 1,
обратное тому, которое только что делали. Переделайте прямой вопрос в косвенный,
начав косвенный любыми словами, которые вам нравятся, например, I wonder, I
don't know или Tell me. Если же эти тексты вызывают у вас священный трепет и
вам не хочется их уродовать, так и быть, пропустите это Упражнение и
переходите к упражнению 2.
1. We're just two lost souls swimming in a fish bowl, year after year,
Running over the same old ground. What have we found?
2. So this is Christmas
And what have you done?
3. What did you bring me, my dear friends to keep me from the gallows pole?
4. But every girl I've ever had breaks my heart and leaves me sad What am I
what am I supposed to do?
5. Now that you've found another key
What are you going to play?
6. What have I done to deserve such a fate?
7. I'm looking through you
Where did you go?
I thought I knew you
What did I know?
8. Is it just a waste of time?
9. What do you see when you turn out the light?
10. How does it feel to be one of the beautiful people?
11. When you're gone, how can I even try to go on ?
12. Is this love that I'm feeling?
13. How long will they kill our prophets while we stand around and look?
14. Hey. Spanish Johnny, do you want to make a little easy money tonight?
15. Desperado, why don't you come to your senses?
16. Don't your feet get cold in the winter time ?
17. Can you tell a green field from a cold steel rail, a smile from a veil?
Do you think you can tell?
18. Was it love, or was it the idea of being in love?
19. Hello, is there anybody in there?
20. Mother do you think she's good enough for me?
Для тех, кто решил не делать это Упражнение, со злорадством сообщаю, что
Упражнение 2 будет намного сложнее. Поэтому те, кто уже потренировался,
получают преимущество. Задание все то же - преобразовать банальные вопросы в
косвенные:
1. Did you understand what I said?
2. Are you going to stay here or are you coming with us?
3. What do you think you're doing?
4. Who was that man you were with?
5. What time is it?
6. Did you fail or succeed?
7. Will she be glad or not?
8. Has your wife been wearing the same dress all this week, or am I
mistaken?
9. How could you do this to me?
10. What would happen if you met a tiger?
11. Did he catch anything?
12. What did they teach you?
13. Where is it at?
14. Who are you talking to?
15. Were they invited or not?
ГЛАВА 4. СОГЛАСОВАНИЕ ВРЕМЕН
It was like being able to remember
forward in time.
Stephen King, The Waste Lands
4.1. Общая картина
I am going insane an inch at a time, trying
to live with two versions of the same
reality. I had hoped at first that one or
the other would begin to fade away, but
that's not happening. In fact, the exact
opposite is happening: those two realities
are growing louder and louder in my head,
clamoring at each other like opposing
factions which must soon go to war
Stephen King, The WasteLands
Представим себе в общем виде все, что мы знаем о временах. Бывает настоящее
время (Prlndf или PrCont); бывает прошедшее (Pastlndf), бывает также хитроумно
связывающий прошедшее с настоящим PrPf; наконец, бывает будущее. Все это очень
хорошо, но, к сожалению, имеет смысл только в одном случае. А именно, если мы
находимся в настоящем времени, и нашей отправной точкой служит момент
"сейчас" . Вот как это выглядит:
Future
now = Present
Past
Другими словами, говорящий должен аргументировать от момента "сейчас". В
этом случае настоящее время будет настоящим, будущее - будущим, а прошедшее -
прошедшим. Например:
I am writing these very words, sitting in my armchair. It is June 16th, 10
o'clock a.m. My computer is on. I've had two cups of coffee since I got up.
Yesterday the weather was really nasty: it was so hot that I couldn't work at
all. That is why I am trying to do as much as I can now, before the sun is too
high. If it goes on this way, I will buy a fan.
Таково 90% человеческого общения. В своих разговорах и монологах люди, как
правило, аргументируют от того момента времени, в котором находятся на момент
речи.
"How are you?" "Fine, thank you. And you?"
"I'm all right, thank you. How did you get home yesterday?"
"Don't ask me. I can't remember a thing. And what's more, I lost my wallet
somewhere." "What are you going to do about it?"
"What do you mean, "what"? What do you think people do? I'll try to forget
it. There is no bringing it back anyway."
Но бывает и по-другому. Нашей отправной точкой может оказаться не момент
"сейчас", а момент "тогда". Чаще всего это происходит в плане повествования.
Допустим, герои предыдущего диалога решили углубиться в вопрос о том, что же
все-таки произошло "вчера". Например:
- А потом я понял, что уже поздно, но мы же еще не все выпили...
- Но ты хоть помнил, что тебя жена ждет?
- А как же. И я решил, что пойду ей позвоню, а потом вспомнил, что уже
звонил . . .
Если мы попытаемся передать этот диалог с помощью имеющихся у нас средств,
ничего хорошего не выйдет.
"And then I realized it is too late, but we didn't kill all the bottles..."
"Did you at least remember that your wife is waiting for you?"
"Sure. I thought I will call her, and then I remembered I already called."
Мы расставили времена точно так же, как в русских предложениях. Но, увы!
Когда мы говорим it is too late, это значит, что слишком поздно сейчас, в момент
речи, а не вчера на пьянке. Your wife is waiting - сейчас, а не вчера. I will
call her - в том будущем, которое является будущим в отношении момента речи, а
опять же не вчерашней попойки. И так далее. На самом же деле, погружение в
план повествования, то есть принятие "тогда" за отправную точку, сразу изменит
всю картину. Вот как теперь будет выглядеть последовательность времен:
Future in the Past (would вместо will)
then = Past
*
Past Perfect
PastPf нам уже знаком, мы сталкивались с ним в третьем if. Future in the
Past (FutPast) тоже ничем не угрожает: это would (альфа) + bare Infinitive, то
есть то же самое, что Futlndf, только вместо will будет would. Осталось
разобраться , когда какое время употреблять.
В принципе, все видно из сопоставления этих двух схем. Там, где мы
аргументировали от "сейчас", настоящее время (то есть то, что по времени совпадает с
этим "сейчас"), было Present. Значит, все, что по времени совпадает с "тогда",
будет Past. Present мог быть Continuous или Indefinite. Past, соответственно,
тоже может быть Continuous или Indefinite. Говоря еще короче, в плане "тогда"
(будем называть его также "планом повествования") все настоящие времена
превращаются в прошедшие:
I never realized what a kiss could be.
Jojo was a man who thought he was a loner
But he knew it couldn't last.
Посмотрим на такой пример:
Когда я был ребенком, я думал, что...
When I was a child, I thought...
Например, "что земля плоская". Автоматически хочется сказать, "When I was а
child, I thought the Earth is flat". Но тогда мы уходит из плана
повествования , и переходим в настоящее время, чего мы не имеем права делать, потому что
аргументируем от "тогда", а не от "сейчас". Следовательно,
When I was a child, I thought the Earth was flat.
Упражнение
Все предложения начинаются словами "Когда я
был ребенком.
После того,
как вы исчерпаете примеры моих студентов
больше своих собственных.
на эту тему, придумайте как можно
1,
2,
3,
4 ,
5,
6,
7,
8,
9,
я был уверен, что животные умеют говорить.
я думала, что куклы гуляют по ночам.
я считал, что во всем мире люди говорят по-русски.
я думал, что все негры хотят жить в Советском Союзе.
я думал, что облака сделаны из ваты.
я был уверен, что моя собака понимает все, что я говорю,
я думал, что мои родители знают все на свете.
я считал, что мой брат - самый сильный,
я думал, что цыгане крадут детей.
Тот же самый пример поможет нам осмыслить FutPast:
Когда я был ребенком, я думал, что буду жить вечно.
When I was a child I thought I would live for ever. Принцип тот же самый,
что и в предыдущем случае: мы не можем употребить Futlndf, потому что он сразу
уведет нас в настоящее время, где нам нечего делать.
I was alone, I took a ride, I didn't know what I would find there.
Well she looked at me
And I, I could see
That before too long I'd fall in love with her.
Здесь 'd - это тот же самый would.
Упражнение
забудьте придумать свои
был ребенком...
я надеялся, что мой котенок превратится в
я мечтала, что стану актрисой.
я думал, что женюсь на Кате Ивановой.
я не знал, что у меня будет четверо детей.
я не знал, что моя жена будет рыжей.
я думал, что буду водить пожарную машину.
собственные
тигра.
примеры)
Пока все хорошо. Осталось осмыслить PastPf. Вот пример, который всегда
приводит одна моя коллега - преподаватель английского языка:
Врач пришел, когда больной уже умер.
Больной умер до того, как врач пришел. А упоминается об этом после того, как
говорится о враче. То есть это действие, которое было раньше, чем другое
действие в прошлом. Вот как это выглядит:
врач пришел
больной умер
Если бы мы говорили об этих событиях в хронологическом порядке, это было бы
последовательное повествование, то есть, как и положено рассказу, оно все
проходило бы в Pastlndf:
The sick died, and then the doctor came.
Если же мы сначала упоминаем более позднее действие, а потом совершаем
прыжок к событию, приключившемуся до этого действия, мы вынуждены использовать
PastPf:
The doctor came when the sick had died.
Теперь ясно, что за чем произошло.
And when I awoke
I was alone,
This bird had flown
(улетела до того, как я проснулся).
Well, the undertaker drew a heavy sigh
Seeing no one else had come.
(никто не пришел до того, как гробовщик тяжело вздохнул).
Then she ran upstairs to pack her bags
While a horse-drawn taxi waited at the curb.
She passed the door that the Greek had locked,
Where a handwritten sign read, "Do Not Disturb".
(Последовательные действия: она побежала наверх, она прошла мимо двери.
Одновременно с этим такси ожидало у обочины. Но грек запер дверь еще до того,
как она мимо нее прошла.)
Или, как в известном американском "садистском" стишке:
Lizzie Borden with an ax
Gave her father forty whacks
When she saw what she had done
She gave her mother forty-one.57
Представим себе такую ситуацию: некто (he) вернулся в город, откуда уехал за
двадцать лет до того:
Не came back to the town he had left 20 years before.
Понятно, откуда здесь PastPf? Мы сначала упомянули более позднее действие
(вернулся), а уже потом - более раннее (уехал). Теперь давайте подумаем, что
он там увидел, кого встретил, кого узнал, кого не узнал. (Когда расправитесь с
моими примерами, подумайте над своими собственными).
1. Он встретил старушку, которая всегда дарила ему конфеты.
2. Он увидел женщину, которую любил, и не узнал ее, потому что она
изменилась .
3. Он встретил человека, который научил его пить виски.
4. Он разговаривал с пожилой женщиной, которая была такой славной девочкой.
5. Он пошел в что кино, где впервые целовался.
6. Он увидел бродягу и узнал в нем хулигана, который всегда отбирал у него
карманные деньги.
7. Он пошел на кладбище, через которое ходил ночью на спор.
8. Он увидел дерево, на которое неоднократно лазал.
9. Он решил пожертвовать крупную сумму на больницу, где лечили его мать.
А теперь посмотрим, что получится, если мы пренебрежем PastPf, и будем
ставить простой Pastlndf.
(1) Не met the old woman who always gave him candy. Получается, что это
"всегда" относится к тому же времени, в котором он ее встретил. То есть она
всегда дарит ему конфеты теперь, когда он приехал. Бывает, но странно.
(2) Не saw the woman he loved, but did not recognize58 her, because she
changed. Он встретил женщину, которую любит (saw и loved стоят в одном
времени) , но не узнал ее, что само по себе подозрительно. А не узнал он ее потому,
что она менялась на глазах (в том же времени).
(3) Не met a man, who taught him to drink whiskey. Сначала встретил
(последовательный рассказ), а уже потом тот его научил. Неужели за двадцать лет у
Лиззи Борден - это историческое лицо, и она действительно все это проделала.
58 Saw и didn't recognize стоят в одном времени, потому что это последовательные действия. Он
никак не мог не узнать ее до того, как увидел.
него не было случая этому научиться?
(4) Не talked to an elderly woman, who was such a nice girl. Я надеюсь, всем
ясно, что an elderly woman не может одновременно быть a nice girl.
(5) Не went to the movie theater where he kissed for the first time. To же
самое, что с виски. Не слишком ли долго он ждал первого поцелуя?
(6) Не saw a hobo and recognized the bully who always took his pocket money
away. To же, что с конфетами. То ли по приезде в родной город наш герой
внезапно впал в детство, то ли мы заврались со временами.
(7) Не went to the cemetery he walked at night on a dare. Аналогично. Мало
того, что ему дарят конфеты и отбирают карманные деньги, он еще по кладбищу на
спор разгуливает по ночам.
(8) Не saw the tree he climbed more than once. Еще того не легче. То ли он
на это дерево регулярно лазает, то ли он на него несколько раз подряд полез
после того, как увидел.
(9) Не decided to support the hospital where his mother was treated. Это
пока единственное осмысленное предложение. Оно предполагает, что матушка до сих
пор жива и лежит в этой самой больнице
Теперь сделаем парочку упражнений, в которых будет скомбинировано все, что
мы уже знаем о согласовании времен в плане повествования:
Упражнение 1
Он вернулся в город, откуда уехал за 20 лет до того.
1. Он узнал, что его школа сгорела, и школьники теперь учатся в большом
красном здании, рядом с которым скоро построят библиотеку.
2. У него попросили спичку, и он вспомнил, что бросил курить и спичек, у
него нет.
3. Он узнал, что Старый Джо больше не работает на бензоколонке, потому что
умер от сердечного приступа.
4. Он увидел ухоженный садик там, где была помойка и понял, что многое
изменилось к лучшему.
5. Он пошел посмотреть на Дом с привидениями, которого так боялся, и понял,
что Дом больше никогда не будет производить на него такое впечатление.
6. Внезапно он почувствовал, что здесь ему больше не место и пора уезжать.
Упражнение 2
Когда я шел по улице, я понял...
1. ... что Забыл выключить утюг.
2. ... что на мне нет штанов.
3. ... что все на меня смотрят.
4. ... что я не запер дверь.
5. ... что я опаздываю.
6. ... что я не найду дорогу обратно.
7. ... что я доберусь до места не раньше полуночи.
8. ... что идет дождь, а у меня нет зонтика.
9. ... что я не Знаю, куда идти.
Теперь я хочу предложить вам совсем незамысловатое УПРАЖНЕНИЕ.
Дело в том, что, как мы уже видели в случае Пассива, наступает такой момент,
когда от избытка информации начинают путаться простые вещи. У нас теперь целых
две альфы могут быть выражены сокращенной формой 'd: это would и had.
Разберитесь, пожалуйста, где какая альфа:
1. We told each other that we were the wildest, the wildest things we'd ever
seen.
2. Well, like a cool Romeo he made his moves, oh she looked so fine
Like a late Juliet she knew she'd never be true but then she really didn't
mind.
3. I put my heart and soul I put them high upon a shelf
Right next to the faith the faith that I'd lost in myself.
4. I crawled deep into some kind of darkness
Lookin' to burn out every trace of who I'd been.
5. At night my daddy'd take me and we'd ride
Through the streets of a town so silent and still.
6. Maybe he could talk about the money that he made Maybe he'd be saying
something else.
Нам осталось совершить последний бросок: увязать то, что мы только что
узнали про согласование времен, с тем, что мы уже знаем про косвенный вопрос.
Дело, в общем, нехитрое, но требует внимания. Например, мы хотим сказать "Я не
знал, когда он придет":
I didn't know...
Didn't говорит нам о том, что нашей отправной точкой служит Pastlndf, то
есть момент "тогда". Значит, "он придет" пойдет во времени FutPast:
...he would come
В конце предложения "Я не знал, когда он придет" стоит точка, а не знак
вопроса: это утвердительное, а не вопросительное предложение. Следовательно,
инверсия не нужна:
I didn't know when he would come.
Точно таким же будет ход рассуждения в остальных случаях:
The children asked him if to kill was not a sin.
Asked a girl what she wanted to be.
But it was just a funeral parlor
And the man asked me who I was.
Упражнение
а) Он был слепым...
1. ... и не знал, какого цвета трава.
2. ... и не знал, как выглядит его жена.
3. ... и не понимал, зачем люди ходят в музей.
4. ... и не знал, когда темно, а когда светло.
5. ... и не понимал, почему ему говорят, что зеленый галстук не подходит к
синему костюму.
6. ... и не знал, похожи ли его дети на него
б) Я не понял, ...
1. ... почему ей нельзя об этом говорить.
2. ... напишет он это письмо или не напишет.
3. ... кто это сделал.
4. ... кто вам об этом сказал.
5. ... почему ты не сварила суп.
6. .. .от чего это будет зависеть.
А теперь вернитесь к Упражненим на косвенный вопрос, и сделайте их еще раз,
начав вопросы не словами I wonder или I don' t know, a I wondered или I didn' t
know. Особое внимание при этом обратите на предложения 9, 12 и 13.
И, наконец, переведем-таки на английский язык тот диалог, с которого мы
начали наши рассуждения о согласовании времен:
"And then I realized it was too late, but we hadn't killed all the bottles
yet..." "But did you remember your wife was waiting for you?"
"Sure. I decided I would go call her up, but then I remembered I had already
called..."
4.2.Косвенная речь
Tweedledum and Tweedledee Agreed
to have a battle;
For Tweedledum said Tweedledee
Had spoiled his nice new rattle.
Lewis Carroll, Through the
Looking-Glass
Для того, чтобы понять, что такое косвенная речь, вспомним сначала прямую.
Прямая речь предполагает цитату.
Она сказала: "Пошел вон!"
"Пошел вон!" в данном случае - прямая речь, то есть то, что она сказала,
приводится дословно и в кавычках. В виде косвенной речи это предложение может
выглядеть по-разному, в зависимости от интерпретации того, кто ее передает.
Например, "Она вежливо попросила меня выйти". Или, ближе к тексту, "Она
сказала, чтобы я пошел вон".
Косвенная речь не обязательно предполагает согласование времен. Например:
"Что он там говорит?"
"Он говорит, что ты опять ничего не сделал, и спрашивает, когда ты,
наконец, займешься делом".
Вопрос задан в настоящем времени (What is he saying?), поэтому при ответе
никакие времена согласовывать не надо (мы аргументируем от "сейчас"), а важно
только не забыть о порядке слов в косвенном вопросе.
He's saying you haven't done anything again, and he is asking when you'll
get down to it.
При этом утвердительные предложения будут вводиться словом say:
Не says/is saying (that) he loves you.
Вопросительные предложения - глаголом ask:
He asks/is asking if you love him (why you love him, what you love him for
etc.)
И, наконец, предложения в повелительном наклонении - глаголом tell +
Infinitive59:
She tells/is telling him to get out.
При этом объект этих приказаний и просьб (тот, кому предлагают пойти вон),
ставится непосредственно после глагола tell.
Если просьба вежливая, то вместо глагола tell может использоваться ask.
Конструкция будет точно такая же:
She asks/is asking him to kiss her.
В большинстве случаев, однако, при переложении прямой речи в косвенную мы
пользуемся прошедшим временем: "Она сказала", "Он спросил". "Они
распорядились, чтобы вы очистили помещение".
Ничего новенького не появится. Те же самые глаголы say, ask и tell окажутся
в прошедшем времени (she said, he asked, they told you), и далее все пойдет в
соответствии с правилами согласования времен. И, разумеется, необходимо
учитывать порядок слов в косвенном вопросе.
При наличии хотя бы минимально развитого внимания, никаких сложностей в
связи с косвенной речью не предвидится. Все делается автоматически: Present пере-
Когда мы говорим просто Infinitive, мы подразумеваем, что он не голый.
ходит в Past (при этом Indefinite - в Indefinite, Continuous - в Continuous, а
Perfect - в Perfect), Pastlndf - в PastPf, a Futlndf - во FutPast. Логика
также потребует замены одних местоимений на другие ("Я люблю тебя" станет "Она
сказала, что любит его" или "Она сказала, что любит меня"60) :
She said, "I love you!"
She said she loved him.
She said, "I loved you. but it's all over now."
She said she had loved him but it was all over.
She said, "I will love you for ever!"
She said she would love him for ever.
She said, "Do you love me?"
She asked him if he loved her.
She said. "Kiss me!"
She asked him to kiss her.
Кстати...
При переходе в план повествования, а значит, и в случае косвенной речи,
вводимой главным предложением в прошедшем времени, изменения постигнут также
некоторые другие слова. Вот самые главные из них:
План "сейчас"
План "тогда"
ago
before
yesterday
the day before
tomorrow
(on)the next day
today
(on)that day
tonight
that night / that evening
in [2 hours, 3 minutes, 5 days etc.]
[2 hours, 3 minutes, 5 days etc.]
later
Все эти слова так или иначе связаны со временем, а так как опорный момент
сместился из "сейчас" в "тогда", то и остальные временные промежутки стали
другими.
You can leave it all behind
Sail to Lahaina
Just like the missionaries did
So many years ago.
Если бы отправной точкой было не настоящее время (you can), а прошедшее (you
could), то и последующие две строки выглядели бы иначе:
Just like the missionaries had done
So many years before
Вот еще пример:
The TV crew was there to film it, they jumped right over me,
Later on that evening. I watched it on TV
Если бы все происходило не в плане повествования, а "сейчас", вместо that
evening было бы tonight. Впрочем, в разговорной речи все это не очень важно.
В повелительном наклонении ничего не меняется по сравнению с настоящим
временем, потому что там стоит инфинитив, а его никуда погружать не надо. У
Математика может возникнуть искушение переделать простой инфинитив в перфектный.
Не делайте этого.
She tells / is telling / asks / is asking him to lock the door.
Вариант "Она сказала, что любит тебя" тоже, разумеется, возможен. "Что она там сказала? Я
не слышу". - "Протри уши! Она сказала, что любит тебя, дурак!"
She told/ was telling / asked / was asking him to lock the door.
Глагол to tell может также употребляться в утвердительных предложениях.
После него обязательно идет прямое дополнение (кому сказали):
How she told me that one day we would meet up again.
При этом следует учитывать, что to say предполагает дословную цитату,
переложенную в косвенную речь, a to tell - передачу смысла сообщения. Например,
если прямая речь звучит так:
She said, "You have never loved me, and it's no use denying it!"
то с глаголом say весь текст будет перелагаться дословно:
She said I had never loved her and it was no use denying it.
в то время как с глаголом tell вы можете ограничиться констатацией:
She told me I didn't love her / had never loved her.
или добавить туда что-нибудь по вашему усмотрению, чтобы получилось близко к
тексту:
She told me she was sure I didn't love her.
Если вам приходится два раза подряд употреблять глагол "сказать" (он сказал,
что она ему сказала", "скажи ему, что я тебе сказал), лучше поставить рядом
say и tell, а не повторять два раза один и тот же глагол:
Pull out your six-shooter
And rob every bank you can see
Tell the judge I said it was all right.
Если цитата неоднородная, то есть часть прямой речи - утвердительные
предложения, часть - вопросительные, а часть - предложения в повелительном
наклонении, ее придется дробить и вводить каждый отдельный кусок соответствующим
глаголом (to say, to ask или to tell):
Son. he said, grab your things, I've come to take you home.
В косвенной речи будет:
Не said he had come to take me home and told me to grab my things.
Теперь сделаем наши любимые Упражнения, состоящие в надругательстве над
литературными источниками.
Упражнение
Переведите прямую речь в косвенную. Игнорируйте обращения.
1. Не said, "Do me a favor, son, won't you stay and keep Anna Lee company?"
2. I said, "Wait a minute, Chester, you know I'm a peaceful man."
He said, "That's okay, boy, won't you feed him61 when you can."
3. Every time that I plant a seed he said "Kill it before it grows".
4. And the pimps swung their axes and said,
"Johnny, you're a cheater."
Well, the pimps swung their axes and said,
"Johnny, you're a liar."
5. Last night I sat him up behind the wheel and said,
"Son, take a good look around,
This is your hometown".
6. So I called up the captain, "Please62 bring me my wine",
He said, "We haven't had that spirit here since nineteen sixty-nine".
7. Mirrors on the ceiling, the pink champagne on ice, and she said, "We are
all just prisoners here, of our own device".
8. "Relax," said the night man, "We are programmed to receive.
Речь идет о собаке.
При переложении в косвенную речь слово please обычно уходит.
You can check out any time you like, but you can never leave"
9. And the first one said to the second one there,
"I hope you're having fun."
10. She said, "It's really not my habit to intrude;
I hope my meaning won't be lost or misconstrued."
11. "Listen, son," said the man with the gun,
"There's room for you inside."
12. The soldier came knocking upon the queen's door
He said, "I am not fighting for you anymore".
Может быть, не совсем понятно, куда ставить отрицание в повелительном
наклонении. Мы знаем, что отрицательная частица not ставится после альфы, и в
прямой речи все проходит гладко:
Go there! Don't' go there!
Но если мы начнем переводить прямую речь в косвенную, никакой альфы там не
будет по той простой причине, что глагол будет стоять в инфинитиве:
Не told me to go there.
Значит, наше правило о постановке not после альфы здесь не проходит. Но на
такой случай есть и другое правило, а именно: если отрицается инфинитив, то
отрицательная частица not63 ставится прямо перед ним:
Не told me not to go there.
Потренируйтесь (если в тексте не упоминается, кому это говорят, будем
предполагать, что "мне" или "ему", на ваше усмотрение):
1. When she said,
"Don't waste your words, they're just lies," I cried she was deaf.
2. Then she said, "Don't get cute."
3. Grandma said, "Boy, go and follow your heart And you'll be fine at the
end of the line. Ail that's gold isn't meant to shine. Don't you and your one
true love ever part."
4.3. Досадные мелочи
I do remember, and then when I
try to remember, I forget.
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
4.3.1. If и компания при согласовании времен
"You couldn't deny that, even if you tried
with both hands."
"I don't deny things with my hands," Alice
obj ected.
"Nobody said you did," said the Red Queen,
"I said you couldn't if you tried."
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
Допустим, вам необходимо сказать следующее:
Он сказал, что выпустит ее, если она ему все расскажет.
В таких случаях логика почему-то отступает и Романтик начинает гадать,
пытаясь породить нужное согласование интуитивно:
Не said he would let her go if she would tell him everything.
Или слово never.
He said he let her go if she will tell him everything. И так далее. Все
помнят, что if - это что-то жуткое и там все не так, как всегда.
А там, однако, все именно так, как всегда. Если бы мы передавали прямую
речь, мы сказали бы:
Не said, "I will let you go if you tell me everything."
В главном предложении - будущее время, в придаточном - настоящее. Так себя
ведет первый if. Значит, будущее время перейдет во FutPast, а настоящее - в
прошедшее:
Не said he would let her go if she told him everything.
Появление пассива тоже, кстати, никак не повлияет на ситуацию. Все по-
прежнему будет делаться по правилам.
(Не) said he'd give me information if his name wasn't used.
Этот случай ничем не отличается от тех, которые уже разбирались. То же самое
относится и ко всем друзьям if, а именно: when, while, before и компании.
Разберитесь сами с такими предложениями, переведя прямую речь в косвенную:
1. "The problem is all inside your head," she said to me.
"The answer is easy if you take it logically.
I'm here to help you if you're struggling to be free.
2. Judas, he just winked and said (...),
"Choose which of those bills you want,
Before they all disappear."
3. I repeated that my friends
Were all in jail, with a sigh
He gave me his card
He said, "Call me if they die."
4. We came to the pyramids all embedded in ice.
He said, "There's a body I'm tryin' to find.
If I carry it out, it'll bring a good price."
5. Last night the wife said,
"Oh boy, when you ' re dead
You won't take nothing with you but your soul."
6. He said, "Rocky, you met your match,"
But Rocky said, "Doc, it's only a scratch,
And I'll be better, I'll be better. Doc, as soon as I am able."
К счастью. . .
Ни второй, ни третий if при согласовании времен ни на что не меняются,
никуда не переходят и вообще не делают ничего такого, в чем можно было бы их
заподозрить . Они просто остаются на месте:
Не said, "You could make it if you tried."
He said you could make it if you tried.
He said, "If I had known it before,
I would have taken the necessary precautions."
He said if he had known it before,
He would have taken the necessary precautions.
У наблюдательного читателя наготове вопрос: а как тогда отличить в косвенной
речи первый if от второго, особенно если сказуемое в придаточном предложении
не выражено глаголом to be в форме was (который, как мы помним, во
втором if иногда превращается в were)? Ответ: никак. Не спешите упрекать
английский язык в бедности. В русском языке, например, как мы уже видели, второй
if ничем не отличается от третьего, и никого это еще с толку не сбило.
4.3.2. Going при согласовании времен
Pooh looked at his two paws. He knew that
one of them was the right, and he knew that
when you had decided which one of them was
the right, then the other one was
the left, but he never could remember how to
begin.
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
Ошибки в going - яркий пример триумфа образного мышления над здравым
смыслом. Если студенту X, особенно Романтику, нужно переделать в косвенную речь
фразу "he is going to sell his apartment", он обычно после долгих и тягостных
раздумий говорит:
Не said he would be going to sell his apartment, -
руководствуясь при этом представлением о том, что going выражает будущее
время. Будущее же время для образно мыслящего студента ассоциируется со словом
will. A will, как все понимают, при согласовании времен переходит в
would...
Посмотрите внимательно на первоначальное предложение и убедитесь в том, что
никакого will там нет и быть не может. То be going to - по форме PrCont. Это
по смыслу он выражает настоящее время, но при этом никакого отношения к
Futlndf (в котором появляется will) не имеет. А раз это Continuous, то нам
осталось найти глагол to be и передвинуть его на план назад:
Не is going to sell his apartment
He said he was going to sell his apartment
Переведите на английский язык, везде используя going (а не Futlndf).
1. Я сказал, что присмотрю за ее детьми.
2. Она сказала, что не собирается платить, потому что не хочет.
3. Он сказал, что не будет ничего делать, потому что не знает, кому это
нужно .
4. Он сказал, что не уверен, что никого нет дома, и постучит сильнее.
5. Я сказал, что она ничего не поняла, и я не собираюсь объяснять в десятый
раз.
6. Она спросила, почему я не принес картошку, а я сказал, что завтра куплю.
4.3.3. Достраивание
Но пока она отвечала французам пространной
и, судя по выражению их лиц, тонкой
любезностью, товарищ Буров, торжествуя, подвел ко
мне толстенького господина в полицейской
форме и представил:
- Мосье Гуманков - рашен програмишен...
- Ее ит из! - обрадовался ажан, тоже,
видимо , не полиглот.
Ю.Поляков, Парижская любовь Кости Гуманкова
Иногда для того, чтобы получить осмысленную косвенную речь, приходится
достраивать прямую. Например:
"How much is it?" - "Five bucks."
Первую часть можно перевести в косвенную речь, не задумываясь. Если на этом
остановиться, то получится вот что:
I asked him how much it was. He said five bucks.
Вторая фраза явно небезупречна. Чего-то в ней не хватает. Сущих пустяков:
подлежащего и сказуемого в придаточном предложении.
Эти подлежащее со сказуемым необходимо достроить (все-таки самая главная
часть предложения; без них и предложения-то не бывает). Для этого надо понять,
какие подлежащие со сказуемым были в прямой речи, и сместить их на
план назад.
"How much is it?" - "It is five bucks."
He said it was five bucks.
В прямой речи человек может опустить все, что ему заблагорассудится, с чем
мы уже сталкивались, когда говорили о хвостатых вопросах. (Под "человеком" я
подразумеваю носителя языка, а не студента X. А то студент X такое опустит -
никто не достроит). В косвенной же речи недостроенность звучит малограмотно64.
Чаще всего приходится достраивать в случае таких лаконичных ответов, как да"
и "нет":
"Do you love me?" - "Yes."
Что спросили - понятно: she asked him if he loved her. А вот что ответили?
He answered yes - это что угодно, только не косвенная речь. His answer was
positive - как-то ужасно. Все-таки не о сокращении ядерных боеголовок говорят.
Значит, необходимо хорошо представить себе, что именно говорит человек, когда
он произносит yes. А говорит он в данном случае вот что:
Yes, I do.
Впрочем, студент X не всегда твердо знает, что такое yes или по. Романтик
говорит, как всегда, наобум Лазаря:
"Have you been drinking?" - "Yes, I been."
Бритт твердо помнит "Yes, it is" и пользуется им во всех случаях:
"Do you have children?" - "Yes, it is."
Наивный вообще выкинул из головы эти глупости еще в средней школе и
обходится лаконичными yes и по.
Схема же ответа, который мы будем называть стандартным (не развернутый "Yes,
I love you", но и не отрывистый "Yes!") чрезвычайно проста:
Yes, + местоимение, заменяющее подлежащее +альфа.
No, + местоимение, замемяющее подлежащее + альфа + not.
Какая альфа в каком времени, мы уже знаем. Что касается подлежащих, то к ним
относится все то, что говорилось по этому поводу, когда речь шла о хвостатых
вопросах:
Are there any people in the room?
Yes, there are.
Незамысловатое УПРАЖНЕНИЕ.
Дайте на эти вопросы по два стандартных ответа: один "да", а второй "нет".
1. Are you very busy?
2. Have you been waiting for a long time?
3. Do you want to come in?
4. Is there any beer in the icebox?
5. Does she know he is her son?
6. Has he been informed?
Замысловатое УПРАЖНЕНИЕ.
Сделайте то же самое, только из неполных предложений (как в подразделе 3.2).
Предположим, что подлежащим при ответах везде будет I.
Если вам не хочется ничего достраивать - не связывайтесь с косвенной речью. Говорите: "Не
said, "Five bucks". Только пусть собеседник поймет, что это прямая цитата.
1.Alone?
2.Graduate from the University?
3.Living with her since last summer?
4.Have two kids?
5.Been sick again?
6.Taken a walk around the place?
7.Forget to warn them?
8.Be there tonight?
9.Going to cheat on them?
Комментарии
(1) Полное предложение выглядело бы так: Are you alone? Возможный вариант:
Were you alone?
(2) Предложение: Did you graduate from the University? Возможен также
вариант Will you graduate from the University (Yes, I will / No, I won't), но
первый естественнее.
(3) Предложение: Have you been living with her since last summer?
(4) Предложение: Do you have two kids? (вариант: Will you have two kids?
Yes, I will. No, I won't, - грамматически правилен, но по смыслу сомнителен.)
(5) Предложение: Have you been sick again?
(6) Предложение: Have you taken a walk around the place?
(7) Предложение: Did you forget to warn them?(Грамматически правильный
вариант Will you forget to warn them - Yes, I will / No, I won't - звучит совсем
абсурдно).
(8) Предложение: Will you be there tonight? Сами догадайтесь, почему это -
единственный вариант.
(9) Предложение: Are you going to cheat on them? Вариант: Were you going to
cheat on them? К сожалению...
Английские слова yes и по вообще употребляются не совсем так, как русские
"да" и "нет". Представим себе такую ситуацию. Перед нами лежит книга. Вот она:
Мы смотрим на нее и говорим:
It is a book.
Наш собеседник выражает свое согласие с высказанным нами совершенно
справедливым наблюдением:
Yes. It is.
Мы опять смотрим на ту же книгу и провоцируем нашего собеседника:
It is a cat. Собеседника не собьешь. Он отвечает:
No, it isn't.
Ладно. Тогда, смотря на ту же самую книгу, мы со всей ответственностью
заявляем:
It is not a cat.
Что должен делать собеседник? С одной стороны, он с нами согласен: что не
кошка, то не кошка. То есть, с точки зрения русского языка, ему неплохо бы
сказать Yes, то есть "да", и тем самым выразить свое согласие. А как тогда
быть со стандартным ответом?
Получится
Yes, it isn't.
Но такого варианта нет. До запятой и после нее знак должен быть один и тот
же. Другими словами, есть только два варианта:
Yes, it is и No, it isn't. Коль скоро книга - это не кошка, после запятой
пойдет именно it isn't, то есть it is not a cat. Значит, и согласие в этом
случае будет выражено словом No:
It is not a cat.
No, it isn't. (= It is not a cat.)
Но мы на этом не останавливаемся. Мы смотрим все на ту же книгу и
беззастенчиво лжем:
It is not a book.
Возмущенный собеседник готов воскликнуть: "Нет, книга!" Но если он скажет
No, у него автоматически получится No, it isn't, что означает It is not a book
и выражает согласие с нашим заведомо ложным высказыванием. А надо ему
сказать it is a book, короче, it is. А раз после запятой был знак плюс,
значит, и перед запятой будет не No, a Yes:
It is not a book.
Это не книга.
Yes, it is. ( = It is a book)
Нет, книга!
Становится жутко. "Да" - это "нет", зато "нет" - это "да".
Допустим, перед нами лежит желтая ручка. Мы продолжаем искушать нашего
собеседника . Догадайтесь, что он должен ответить.
This pen is yellow.
This pen isn't yellow.
This pen is red.
This pen is not red.
В первом случае - yes, it is (= yes, this pen is yellow), то есть "да,
желтая". Во втором - тоже yes, it is (= yes, this pen is yellow), то есть "нет,
желтая". В третьем - по, it isn't (= this pen is not red) , то есть "нет, не
красная", и в третьем - тоже по, it isn't (= this реп is not red) , то есть
"да, не красная".
Получается, что каждый раз необходимо:
a) достраивать предложение до конца;
b) делать из него ту часть стандартного ответа, которая идет после запятой;
c) в соответствии со знаком того, что пойдет после запятой, ставить yes или
по.
Например:
You can't drive a car.
Допустим, что вы умеете. Значит:
a) Полное предложение: I can drive а саг;
b) После запятой: I сап;
c) Стандартный ответ полностью: Yes, 1 can (где yes означает "нет, умею").
Или же вы не умеете. Значит:
a) I can't drive a car;
b) I can't;
c) No, I can't (где по означает "да, не умею").
И что - каждый раз проделывать эту операцию? Собеседник же увянет, пока мы
там поворачиваемся. А если говорить как попало, то как бы не влипнуть.
Например , собеседник говорит:
Вы не справитесь с этой работой.
You won't be able to handle the job.
А вы в ответ: "Нет, справлюсь!" На волне благородного негодования само собой
получается "No!" Вот оно-то и будет означать No, I won't. То есть I won't be
able to handle the job. He справлюсь я с этой работой. Надо было говорить Yes,
которое означало бы Yes, I will, то есть I will be able to handle the job. Ho,
с другой стороны, если мы вместо мгновенной реакции погрузимся в тягостные
раздумья, это тоже может насторожить работодателя. Откуда ему знать, что мы не
раздумываем над собственными возможностями справиться с работой, а достраиваем
предложение, определяем в нем знак и вообще движемся по сложному алгоритму?
Так вот, каждый раз по нему двигаться не обязательно.
Фокус (7)
Представьте себе восемнадцатилетнюю девушку. Дайте стандартные выражения
согласия и несогласия со всеми нижеприведенными утверждениями, а также
стандартные ответы на все вопросы. Для этого - последний раз - пройдите по алгоритму,
стараясь его осмыслить.
1. She is 18 years old.
2. She is 54 years old.
3. She isn't 54 years old.
4. She isn't 18 years old.
5. She is 100 years old. isn't she?
6. She isn't 7 years old, is she?
7.She is 18 years old, isn't she?
8.She isn't 18 years old, is she?
9.Isn't she 18 years old?
10.Isn't she 90 years old?
11.Is she 18 years old?
12.Is she 65 years old?
Если вы рассуждали правильно, у вас получились ответы Yes, she is в случаях
(1) , (4) , (7) , (8) , (9)и (11) .
Посмотрите внимательно, что это за случаи и чем они отличаются от других (в
которых, естественно, получилось No, she isn't).
She is 18 years old.
She isn't 18 years old.
She is 18 years old, isn't she?
She isn't 18 years old, is she?
Isn't she 18 years old?
Is she 18 years old?
Видите? Ответ Yes, she is следует за любым упоминанием 18 лет, независимо от
того, как построен вопрос или утверждение. Главное - что смысловая часть
высказывания соответствует действительности. А уж есть там отрицание, нет
его там, в вопросительной форме стоит предложение или в утвердительной - не
имеет никакого значения. Если ей 18 лет, то как бы ни крутился собеседник,
изобретая новые формы постановки вопроса, но стоит ему упомянуть 18 years
old, и все становится на свои места. Точно так же, если он пытается приписать
ей какой-нибудь другой - не соответствующий действительности - возраст, то в
какой бы форме он это ни делал, ответ будет один: No, she is not.
Итак: прислушивайтесь только к смысловой части, а не к отрицаниям или
инверсиям. Если она совпадает с тем, что есть в действительности - ответ yes. Если
нет - ответ по.
Если вы умеете ездить на велосипеде, но не на лошади и не на мотоцикле,
следите, чтобы смысловая часть вопроса сводилась к you can ride a bike,
независимо от отрицаний или инверсий:
Can you ride a bike?
Can't you ride a bike?.
You can't ride a bike.
You can't ride a bike, can you?
You can ride a bike, can't you?
На все эти вопросы ответ один: Yes, I can.
Can you ride a horse?
You can ride a motorbike.
You can't ride a horse.
You can ride a horse, can't you?
На все эти и им подобные вопросы ответ тоже один: No, I can't.
А теперь переведите в косвенную речь (в прошедшем времени, то есть, вводя
косвенную речь словами he asked, she said и так далее) следующие предложения:
1. Не said, "Do you remember me?" She said, "No."
2. He said. "Did you forget your first husband?" She said, "yes."
3. She said, "Will you be with me when I am old?" He said, "Yes."
4. She said, "Are you going to walk the dog?" He said, "Yes."
5. She said, "Is your second wife as ugly as the first?" He said, "No."
6. He said, "Have you met him recently?" She said, "No."
Комментарии
(1) Ее полным ответом было бы "No, I don't" (= I don't remember you), после
чего для перевода в косвенную речь надо изменить время сказуемого в
соответствии с правилами согласования времен.
(2) Это Yes означает "Yes, I did."; дальше согласуем времена.
(3) Не said, "Yes, I will."
(4) He said, "Yes, I am."
(5) He said, "No, she isn't."
(6) She said, "No, I haven't."
Другим интересным случаем достраивания может быть необходимость ввести
обращение. Такое встречается редко, потому что обычно обращение вставляется в
косвенную речь естественным образом:
Не said, "John, water the flowers."
He told John to water the flowers.
She said, "Oh my son, your father left us."
She said to her son / she told her son their father had left them.
Такие же обращения, как darling, honey, baby и им подобные либо вообще
выбрасываются, либо, если они несут смысловую нагрузку, приходится вводить их с
помощью глагола to call.
Не said, "My honey baby, will you kiss me?"
He called her his honey baby and asked her to kiss him.
"Fools," said I, "you do not know, silence like a cancer grows."
I called them fools and said they did not know that silence grew like a
cancer.
Переведите цитаты в косвенную речь.
1. "What time is it?" said the judge to Joey when they met
"Five to ten," said Joey. The judge says, "That's exactly what you get."
2. The cabaret was empty now, a sign said. "Closed for repair."
3. He cocked his rifle
And began to shout,
"You're that travelin' salesman
That I have heard about.
"I said, "No! No! No!"
4. "I don't call it anything,"
Said Frankie Lee with a smile.
"All right," said Judas Priest,
"I'll see you after a while."
5. "Hey, mister, can you tell me where a man might65 find a bed?"
He just grinned and shook my hand, and "No!", was all he said."
6. She said. "Do you understand what I said?" I said, "No, no, no."
Might при согласовании времен никак неизменяется.
К сожалению...
Хотя мы уже сказали про согласование времен очень и очень много, ни тема
согласования времен, ни тема косвенной речи этим не исчерпывается.
Во-первых (пусть Математик покрепче сядет на стул) существуют случаи, когда
никакие времена согласовывать якобы не надо. Как часто такие случаи
встречаются - зависит от того, к какой языковой школе принадлежит собеседник.
Некоторые считают, что в предложении "Ученые открыли, что земля круглая",
придаточное предложение не надо переводить на план назад по той простой причине,
что она не только на момент открытия была круглая, а и сейчас круглая, и
вообще круглая. То есть надо говорить не по правилам: The scientists discovered
that the Earth was round, а по смыслу: The scientists discovered that the
Earth is round. И тем более, когда вы говорите "Я тебе еще вчера сказал, что
люблю тебя". Если, мол, вы и сейчас ее любите, а не только "вчера", то так и
говорите: Only yesterday I told you I love you.
Во-вторых, косвенную речь можно выразить десятком других способов, с
задействованием хитроумных оборотов, специфических слов и разных там герундиев.
В-третьих, сказуемое в Pastlndf не обязательно опускается в PastPf. Оно
может стоять на месте. Например, She said, "I did it."
She said she had done it = She said she did it.
Как так не обязательно? А от чего это зависит?
Да от всего. От среды, от языковых привычек собеседника, от региона, от
возраста, наконец. Кроме того, приходится различать между косвенной речью и
согласованием времен вообще: в косвенной речи можно пренебречь PastPf, а
просто в плане повествования - нельзя ни под каким видом. Если же сказуемое в
прямой речи стоит не в Pastlndf, а в PrPf, то в косвенной речи оно непременно
уйдет в PastPf (he said he had been smoking for ten years; he said he had
smoked twelve cigarettes since morning).
Как же нам быть?
Фокус (8)
Все то, что написано в разделе "К сожалению", не должно оказывать никакого
влияния на то, как вы сами говорите. Согласовывайте времена всегда, потому что
лучше пересогласовать, чем недосогласовать. Не старайтесь сказать покрасивее,
а обходитесь (пока) глаголами to say, to ask и to tell. Опускайте Pastlndf в
PastPf, никто не обидится. То есть пользуйтесь той грамматикой, которая уже
была изложена. Она очень проста и сводится к простой арифметической задаче
(Математику и карты в руки) : отключить сознание и, не думая о страшном (то
есть о смысле предложения), последовательно сдвигать все сказуемые на один
план назад:
PrCont => PastCont
Prlndf => Pastlndf
PrPf => PastPf
PrPfCont => PastPfCont
Futlndf => FutPast
Pastlndf => PastPf
PastCont => PastPfCont
Единственное, что от вас требуется - это не переусердствовать и не начать
опускать "на один план" все, что попало, например, инфинитивы (чтобы to make
не превратился в неизвестный науке to made). А то некоторые ухитряются
опускать "на план назад" даже существительные. Например, под видом согласования
времен переводят mother в grandmother...
Упражнение
на все согласование
1) Представьте себе семью, глава которой - глухой дедушка. Когда обсуждаются
какие-нибудь важные вопросы, дедушка постоянно переспрашивает "What did you
say?" Тот, кого переспросили, подробно, в косвенной речи, согласуя времена,
повторяет дедушке, что именно он сказал.
Granddaughter: I have good news. I am going to get married.
Grandpa: What did you say?
Granddaughter:.... (1)
Father: Do we know him?
Grandpa: What did you say?
Father:.... (2)
Granddaughter: No. We only met yesterday.
Grandpa: What did you say?
Granddaughter:.... (3)
Father: You're crazy. You can't marry him.
Grandpa: What did you say?
Father:.... (4)
Granddaughter: But he is very nice. He dances very well and drives a
beautiful Mercedes.
Grandpa: What did you say?
Granddaughter:.... (5)
Father: I wonder what he lives on. How old is he, by the way? Who are his
parents?
Grandpa: What did you say?
Father: .... (6)
Granddaughter: Oh, I don't know. I think he's rich. No younger than thirty,
I believe.
Grandpa: What did you say?
Granddaughter:.... (7)
Grandma: Has he already been married?
Grandpa: What did you say?
Grandma: .... (8)
Granddaughter: Don't ask me such things. How can I know? All I know is I
love him.
Grandpa: What did you say?
Granddaughter:.... (9)
Father: Stop talking nonsense. Does he work, or does he just spend his
parents' money?
Grandpa: What did you say?
Father:.... (10)
Mother: I can't understand what you are all talking about! Are all of you
crazy? She can't marry anybody, she's only fifteen!
Grandpa: What did you say?
Mother:.... (11)
Grandma: What do you mean? I married your father when I was sixteen. And we
have been living happy for forty years. She says she loves him, and he has
money. I think they will be happy if they get married.
Grandpa: What did you say?
Grandma:.... (12)
2) Если вы изучаете английский язык не в гордом одиночестве, поиграйте в
такую же игру с вашими напарниками. Пусть кто-нибудь будет глухим дедушкой и
всех переспрашивает, а остальные обсуждают какую-нибудь проблему.
3) Переведите.
1. Красная Шапочка встретила Волка и вспомнила, что матушка велела ей не
разговаривать ни с кем в лесу. Но она подумала, что, раз Волк разговаривает
так вежливо, он не опасен.
2. Дома Золушка обнаружила, что потеряла туфельку.
3. Принц сказал, что будет искать прекрасную девушку, с которой он танцевал
на балу и в которую влюбился, и найдет ее.
4. Никто не знал, что Принцесса не умерла, но будет спать до тех пор, пока
ее не поцелует Принц.
5. Синяя Борода понял, что его жена была в запрещенной комнате, и решил
убить ее, потому что теперь она знает, что он убил всех своих жен.
6. Маугли не умел говорить по-английски, потому что вырос среди волков.
Разумеется, чаще всего план повествования можно встретить в самом
повествовании. То есть чем больше вы читаете, тем лучше вы усваиваете согласование
времен.
Кстати...
Умеете ли вы читать книги? Студент X не умеет. Он берет книгу (предположим,
что каким-то чудом он сделал удачный выбор, и эта книга - Кристи, а не Джойс)
и садится за письменный стол, вооружившись ручкой и словарем. Открывает первую
страницу:
Old Landscombe moved totteringly from room to room, pulling up the blinds.
Now and then he peered with screwed up rheumy eyes through the windows.
Soon they would be coming back from the funeral. He shuffled along a little
faster. There were so many windows.
Enderby Hall was a vast Victorian house built in the Gothic style. In every
room the curtains were of rich
faded brocade or velvet. Some of the walls were still hung with faded silk,
in the green drawing-room, the old butler glanced up at the portrait above the
mantelpiece of old Cornelius
Abernethie for whom Enderby Hall had been built. Cornelius Abernethie's
brown beard stuck forward aggressively, his hand rested on a terrestrial
globe, whether by desire of the sitter, or as a symbolic conceit on the part
of the artist, no one could tell66.
И начинает методично искать в словаре все незнакомые слова, аккуратно
выписывая их в специальную тетрадь или же на карточки. Допустим, что он научился
пользоваться словарем и, помня, что выписывание из словаря слова вместе со
всеми его значениями уже было подвергнуто нами справедливому осмеянию в первой
части, выписывает только то значение, которое подходит по смыслу. Вот какие
слова он выпишет из этих трех абзацев:
идти неверной, дрожащей походкой, ковылять
штора, маркиза
выглядывать, выглянуть
прищуриваться
слезящийся
похороны
шаркать, шаркнуть
обширный
выгоревший, полинявший
парча
дворецкий
1. Agatha Christie, After the Funeral.
мельком взглянуть (на)
каминная полка
торчать
земной
натурщик
самомнение, чванство; причудливый образ.
Это заняло около получаса. В таком темпе студент X никогда не узнает, не
только кто убил, но и кого убили. Причем это не вопрос времени: два часа такой
работы (подряд или вразбивку - все равно), и стойкое отвращение к чтению
гарантировано. Таким образом, дальше пятой страницы мы не продвинемся ни при
каких условиях.
Пользы от такого чтения ноль. Удовольствие измеряется отрицательной
величиной.
Не надо было смотреть в словаре ни brocade, ни rheumy, ни totteringly. Эти
слова не имеют никакого отношения к смыслу данного куска текста. Посмотрите на
него еще раз, не обращаясь к словарю. Что вы видите? Правильно: кто-
то что-то делает в доме, а семья должна откуда-то вернуться. Неплохо выяснить,
кто этот "кто-то": сначала он назван по имени (Landscombe), потом просто через
местоимение (he), и наконец, еще каким-то словом: butler. Смотрим в словаре
butler. Это дворецкий (не выписываем его на бумажку!). Ага, значит, дворецкий
занят какими-то своими дворецкими делами, в ожидании, пока семья вернется -
откуда? Смотрим funeral. Ага, с похорон (ничего не выписываем!).
Два слова мы посмотрели в словаре за две минуты, и получили всю информацию,
необходимую для дальнейшего чтения.
Но и эти действия избыточны. Спрячьте словарь подальше. Тех слов, которыми
вы уже владеете, достаточно для того, чтобы достроить все остальное по
контексту. Поэтому лучше всего читать в общественном транспорте: во-первых, словарь
недосягаем, во-вторых, у вас не появится ощущения, что вы зря тратите время, а
в-третьих, благоговейные взгляды окружающих повысят вашу самооценку.
Позвольте, - спросите вы, - а для чего же мы читаем, если не для того, чтобы
набираться новых слов?
Вы правы и неправы. Неправы, прежде всего, потому, что каждое действие имеет
результатом развитие именно того навыка, который требуется в процессе этого
действия. Например, аудирование развивает способность понимания на слух,
разговор - навык устной речи, писание диктантов - навык письма, а чтение,
соответственно - навык чтения. То есть вы читаете главным образом для того, чтобы
научиться читать. Чтобы перестать относиться к тексту, написанному на
английском языке, как к закодированному сообщению и начать чувствовать себя
читателем, а не Шамполионом67. Только когда навык свободного чтения будет выработан;
чтение начнет приносить и другие плоды.
Во-первых, из него действительно можно извлечь некоторые новые слова.
Например, в том романе, отрывок из которого приводился, слово funeral будет
повторяться так часто, что вы волей-неволей его запомните. Из каждого прочитанного
вами романа вы усвоите, таким образом, от пяти до десяти новых слов. Да,
коэффициент полезного действия в этом смысле мал. Но если вы будете думать о том,
как бы его увеличить, то есть, как бы запомнить побольше, у вас и пяти слов не
получится. Потому что все удовольствие от чтения будет отравлено, вы начнете
паниковать, хвататься за словарь, выписывать на карточки, словом, совершать
действия не только бесполезные, но и вредные: приводящие к
разрушению самого процесса чтения.
Во-вторых, в вашем мозгу (я не знаю, где именно, - возможно, в подкорке, или
там в подсознании) волей-неволей будет накапливаться информация другого рода.
Египтолог, сумевший расшифровать Египетские иероглифы.
По мелочам. Скажем, по прочтении двух-трех детективов вы с
удивлением заметите, что ни один герой ни разу не сказал "Yes, of course", эту
коронную фразу всех студентов X, за исключением Бритта. Или поймаете себя на
том, что стали употреблять все больше и больше пассивных конструкций -
совсем как авторы. Или станете непроизвольно говорить "it makes me sad" или "it
makes me happy" вместо, как бывало, "I become sad because of it".
Короче говоря, чем больше вы читаете, тем лучше вы проникаетесь языком. Этот
процесс не требует от вас никаких целенаправленных усилий: только количество
прочитанного, которое постепенно - очень постепенно - переходит в качество
ваших собственных знаний.
Вот практические советы для тех, кто еще ничего по-английски не читал (или
читал неправильно), в форме вопросов и ответов.
1. Можно ли читать адаптированную литературу?
Вообще говоря, нельзя. Как говорил Олег Баян Пьеру Присыпкину, "они вам
нарождающийся вкус испортят", то есть адаптированный текст может сбить то самое
эмбриональное ощущение языка, которое мы пытаемся развить чтением. Если же вы
только-только начали изучать иностранный язык, то можно. Исключительно для
того, чтобы убедиться: эти буковки (а, Ь, е..) действительно могут складываться
в слова, а из слов получаются осмысленные предложения. Но постарайтесь как
можно скорее перейти на оригиналы.
2. Что лучше читать?
Лучше всего - детективы и другие популярные жанры. Желание узнать, кто убил
и почему, не даст вам бросить книгу на полпути. При этом американские
детективы я вам читать не советую: там герои говорят таким языком, что понять их
может только очень продвинутый студент Y. Читайте Кристи, это несложно и очень
интересно (только не рассказы, а романы). Потом можно переходить к Кингу
(опять-таки, не к рассказам, а к романам).
Ни под каким видом не начинайте с классики (за исключением Конан Дойля,
которого читать не просто можно, но даже нужно. Студент Y может даже взяться за
Честертона). Писатели-классики знают слишком много слов, и вы в них увязнете.
Для того, чтобы понять всю прелесть Диккенса, Вудхауза или Марка Твена, не
говоря о Шекспире, необходимо владеть английским языком по-настоящему, а до
этого еще дожить надо. Читайте книги, суть которых - в событиях, а не в языке.
3. Можно ли все-таки пользоваться словарем?
Да. В двух случаях.
Во-первых, если герои многозначительно смотрят на какой-то предмет и
глубокомысленно кивают головами. Теперь-то, мол, нам все понятно. А вам, в отличие
от них, непонятно ничего, потому что вы не знаете, что это за предмет. Вот и
узнайте, только на карточку не выписывайте. Поняли, о чем идет речь - и
хватит. Не старайтесь запомнить это слово, каким бы привлекательным оно не
казалось . Спокойно читайте себе дальше.
Во-вторых, если какое-то слово встречается постоянно, и намозолило вам глаза
до такой степени, что вы уже помните, как оно пишется. Вот тогда слазайте за
ним в словарь. Тоже не выписывайте. Если оно встретилось вам двадцать раз,
значит, встретится еще сорок и у вас есть реальный шанс его запомнить. А не
запомните - значит, не запомните. Кстати, если, обратившись к словарю, вы
вдруг поняли, что забыли это слово, не лезьте за ним в текст, а подождите,
пока оно вам действительно запомнится.
Этот совет сводится к следующему: книга и словарь должны быть отделены друг
от друга на как можно большее расстояние в пространстве и времени. Тогда есть
надежда, что вы действительно будете смотреть именно те слова, которые
встречаются наиболее часто.
4. Где же взять время на чтение?
Где хотите. Студент X любит говорить бессмысленную фразу: "Мне и по-русски
некогда читать". Непонятно, какое отношение это имеет к изучению английского
языка. Если вы собрались изучить иностранный язык, вы должны найти время на
чтение. Разумеется, вам некогда делать лишнюю работу: сидеть за письменным
столом и медленно, но верно покрывать его слоем карточек. Но я вам и не
предлагаю ее делать. Я предлагаю вам читать интересные книжки и тем самым вместе с
пользой получать удовольствие. Жалко, что больше нет очередей. Но осталось
метро, а у владельцев машин - пробки. А также завтрак, обед и ужин, и
пятнадцать минут перед сном, и ожидание в приемной директора или дантиста. Кроме
того, от отсутствия времени почему-то всегда страдает именно чтение, тогда как
на просмотр телевизора/видика/газеты "Советский спорт" оно обычно находится.
Задумайтесь об этом.
ГЛАВА 5. ОНИ МЕШАЮТ НАМ ЖИТЬ
Why, you take your cat and go and get in the
graveyard, long about midnight, where
somebody that was wicked has been buried;
and when it's midnight a devil will come, or
maybe two or three, but you can't see 'em,
you can only hear something like the wind,
or maybe hear 'em talk; and when they're
taking that feller away, you heave your cat
after 'em and say, "Devil follow corpse, cat
follow devil, warts follow cat. I'm done
wi th ye!"
Mark Twain, The Adventures of Tom Sawyer
"Они" - это не бородавки, не трамвайные хамы и не приверженцы несимпатичных
нам политических партий. "Они" - это особенности синтаксиса английского языка,
с которыми мы сталкиваемся практически в каждом предложении, и которые
вызывают затруднения у всех иностранцев.
5.1. Оборот there is
- А дьявола тоже нет? - вдруг весело
осведомился больной у Ивана Николаевича.
- И дьявола...
Не противоречь! - одними губами шепнул
Берлиоз, обрушиваясь за спину профессора и
гримасничая.
- Нету никакого дьявола! - растерявшись от
всей этой муры, вскричал Иван Николаевич не
то, что нужно, - вот наказание! Перестаньте
вы психовать.
М.Булгаков, Мастер и Маргарита
Спросим студентов X: как перевести предложение "В огороде бузина"? Для
простоты заменим огород на сад, а бузину - на розы. Получим предложение "В саду
розы" и такие варианты его перевода:
Математик: The garden has roses.
Наивный: In the garden roses.
Все остальные: Roses are in the garden.
Первый вариант - еще туда-сюда68. Второй никуда не годится понятно почему:
сказуемого нет. Но в последнем, казалось бы, все благопристойно: подлежащее -
roses - на месте, сказуемое - are - тоже, и обстоятельство стоит, где
положено . Одно плохо: это предложение не переводится как "В саду розы".
Дело в том, что, поскольку язык - это прежде всего средство коммуникации,
каждое предложение несет некую информацию. Следовательно, каждое предложение
отвечает на какой-то вопрос. Например, предложение I am thirty-four
years old отвечает на вопрос "Сколько вам лет". Предложение вида Roses are in
the garden отвечает, соответственно, на вопрос "Где розы?" Ладно, дескать,
огурцы - на грядке, три тополя - на Плющихе, а розы-то где?69 А они в саду.
Но мы-то хотели построить совсем другое предложение. И оно должно было
отвечать не на вопрос "Где розы?", а на вопрос "Что (есть, имеется, наличествует,
находится) в саду?". Это совсем другой вопрос, совсем другой случай и совсем
другой синтаксис.
Если предложение отвечает на вопрос "Что (есть, находится, существует,
расположено, наличествует, имеется, бывает)?" необходимо ввести формальное
подлежащее there:
There are chairs in the room.
Это тот самый there is, о котором у всех есть некоторое представление. Я
говорю "некоторое" потому, что оно недалеко простирается.
Что мы твердо знаем про there is? Ловчее всего с ним управляется Бритт. Он
не знает, конечно, что это такое и зачем оно нужно, но он точно знает, что
бывают предложения вида
There is a book on the table;
There are three members in my family
и так далее, по аналогии с которыми он до поры до времени довольно удачно
выстраивает и другие предложения. Математик также обычно легко усваивает, что
если после этого оборота стоит существительное в единственном числе, то мы
говорим there is, а если во множественном - то there are. Пока мы не выходим за
пределы простейших предложений, у преподавателя создается иллюзия, что все
понятно .
Для начала следует хорошо осознать, что there is - это не неразложимое
выражение, не иероглиф с единственной неохотной уступкой множественному числу. А
то некоторые полагают, что это такой глагол, который переводится "находиться".
И говорят:
My house there is on Vasilievskiy Island.
Ничего похожего. There is - это подлежащее there (а значит, другому
подлежащему там нечего делать) и сказуемое to be, которое изменяется по всем
временам:
Prlndf
Imagine there's no heaven
(чего нет/не имеется? - небес).
But if this life were a bought thing
There are ways I know we'd mend
(что существует? - способы).
Pastlndf
I was looking for love in the strangest places
У него один недостаток, присущий всем Заблуждениям Математика. Все хорошо, все правильно,
но люди так не говорят.
69 Студент Y может также Задуматься о том, что предложение такого вида требует наличия перед
розами определенного артикля: Where are the roses? The roses are in the garden.
There wasn't a stone that I left unturned
(Чего не было? - камня).
There were voices down the corridor:
I thought I heard them say:
Welcome to the Hotel California
(что было? - голоса).
Futlndf
In my mind there's no sorrow
Don't you know that it's so
There'll be no sad tomorrow
Don't' you know that it's so
(чего не будет? - грустного завтрашнего дня).
HumFut
God knows there's gonna be no more water
But fire next time.
(что будет в наличии? - не вода, а огонь).
Кроме этих простейших времен, возможно также согласование there is с
модальными глаголами:
"There must be some way out of here," said the joker to the thief
(что должно быть? - какой-нибудь выход).
И постановка этого оборота в перфект, как, например, в вопросе "Была ли
сегодня какая-нибудь почта?":
Has there been any delivery today?
Итак, сейчас мы должны отчетливо понять две веши: во-первых, глагол to be не
прирос к обороту there is в неизменной форме is, а ведет себя точно так же,
как он ведет себя всегда; во-вторых, что there is появляется, когда
предложение отвечает на вопрос "Что есть там-то" или "Что бывает/ существует".
К сожалению...
Все не так понятно, как кажется на поверхностный взгляд. Приходит пора
сказать: "Если бы не было воды, не было бы жизни". Много сил уходит на то, чтобы
вспомнить второй if. И, наконец, порождается:
If water weren't, life wouldn't be.
Позвольте. To be - это глагол-связка. Он сам по себе вообще ничего не
означает. После него полагается именная часть глагола: "Если бы вода не была
(какой-то или чем-то), жизнь не была бы (какой-то или чем-то)" Например:
If water weren't so hard to find, life wouldn 't be so difficult.
Есть большая разница между предложениями "если бы не было воды" и "если бы
вода не была". Во втором случае "вода" - это подлежащее, а "быть" - его
сказуемое в виде глагола-связки, после которого хочется услышать и смысловую
часть. В первом - "воды" (в родительном падеже) никак не может быть
подлежащим70 . В русском предложении подлежащего вообще нет. Вот в этом-то случае и
ставится формальное подлежащее there.
If there weren't water, there wouldn't be life.
Если бы не было (не имелось, не существовало и так далее), то не было бы (не
имелось бы, не существовало бы и т.п.). Не совсем понятно, как пользоваться
нашим правилом про постановку правильного вопроса. К условному предложению
трудно поставить вопрос, разве только "Чего не было бы, если бы не было
чего?", который, во-первых, звучит не по-русски, а во-вторых, все равно не
эквивалентен вопросу "Что есть (имеется etc.)?". Кроме того, неприятное впечатле-
Подлежащее стоит всегда в именительном падеже.
ние оставила необходимость разбираться, к чему относится глагол to be и есть
ли в русском предложении подлежащее. Так ведь и запутаться недолго.
Фокус (9)
Проделайте в уме такую операцию. Видоизменяйте любое предложение, в любом
времени и наклонении, до тех пор, пока оно не превратится в предложение
изъявительного наклонения в настоящем времени.
Если бы не было воды...
Сначала убираем условность, то есть, переходим в план реальности. Получаем
"есть вода". А теперь - самое главное. Поставим сюда отрицание ("нет воды"),
причем для удобства поставим его в просторечной форме "нету"71:
Если бы не было воды - Есть вода - Нету воды.
Допустим, мы обратились мыслями еще дальше - к третьему if - и говорим:
Если бы не было рабов, не было бы патрициев.
Если бы не было рабов - были рабы - есть рабы - нету рабов.
Аналогично с патрициями:
If there had been no slaves, there would have been no patricians.
To же самое совершаем с будущим временем:
Этой зимой будет много снега. (Будет снег - есть снег - нету снега.) There
wilt be much snow next winter.
В тех же предложениях, где никакого there is нет и быть не может, никакого
"нету" тоже не возникнет. Эти предложения имеют подлежащее (не формальное, а
обыкновенное, то есть не there):
Соседи (подлежащее) были (сказуемое) во дворе.
The neighbors were in the yard.
Это предложение отвечает на вопрос "где были соседи?", и сколько бы мы его
ни видоизменяли, к слову "нету" мы не придем.
Для сравнения возьмем предложение "Во дворе были соседи". Оно отвечает на
вопрос "Кто был (или что было) во дворе?" и при видоизменении приведет нас к
слову "нету":
Были соседи - есть соседи - нету соседей.
There were neighbors in the yard.
Проанализируйте цитаты и убедитесь в том, что Фокус работает.
In your eyes there is no hope for tomorrow.
В твоих глазах нет (=нету) надежды...
There is one question I'd really love to ask.
Существует один вопрос (есть вопрос - нету вопроса) ...
There were no keys no guards
Just one frightened man and some old shadows for bars.
He было (нету) ни ключей, ни стражников...
There's a lady who's sure
All that glitters is gold.
Есть дама (нету дамы), которая уверена...
Для сравнения: предложения с нормальным подлежащим, отвечающие на вопрос
"где?":
"The problem is all inside your head," she said to me.
Проблема (подлежащее) находится (где?) в твоей голове
The lunatic is in the hall. The lunatics are in my hall.
Сумасшедшие (подлежащее) находятся (где?) в холле.
Почему именно в такой, режущей глаз, форме? Потому что она - единственная, которую нельзя
ни с чем перепутать. Если в ходе наших рассуждений мы в качестве конечного пункта упираемся в
слово "нету" - Значит, в предложении придется использовать there is.
Now she and her man, who called himself Dan, were in the next room at the
hoe-down.
Она и Дэн (подлежащее) были (где?) в соседней комнате.
The king was in the garden picking flowers for a friend who came to play.
The queen was in the playroom painting pictures for the children's holiday.
Король (подлежащее) был (где?) в саду. Королева (подлежащее) была (где?) в
детской.
К счастью...
Во-первых, стоит несколько раз проделать этот фокус, и у Вас (особенно если
в вас есть что-то от Бритта) разовьется понимание того, где there is, а где
просто to be.
Во-вторых, в придаточных предложениях условия огород городить не
обязательно. Там, где предполагается "если бы не было", вместо there is, обычно
работают такие слова:
If not for water, there would be no life.
But for the slaves, there wouldn't have been any patricians.
If not for you,
Babe, I couldn't find the door,
Couldn't even see the floor,
I'd be sad and blue,
If not for you.
Без оборота there is не обойтись также в предложениях, отвечающих на вопрос
"сколько" и поэтому включающих в себя числительные или слова many и much в
качестве носителя основной информации предложения:
Yes, there are two paths you can go by
(сколько дорог? - две)
He says "It's three a.m. there's too much noise
Don't you people want to go to bed"
(сколько шума? - слишком много)
Разумеется, и в этом случае, и в случае, если вы применяете фокус,
необходимо учитывать следующее:
Во-первых, никакого there is нет и быть не может там, где чего-то "нету" у
кого-то. В этом случае используется глагол to have:
Если бы у нас была вода, мы сделали бы чай. If we had water, we would make
tea.
To же самое относится к предложениям, отвечающим на вопрос "сколько". Если
"у него много денег", то he has a lot of money.
Во-вторых, следует с осторожностью относиться к употреблению there is в
связи с одушевленными существительными. "На вечеринке не будет Маши" - это не
"There will be no Masha at the party", a "Masha won't be at the party".
В-третьих, не забывайте, что в обороте there is слово there не имеет
никакого отношения к знакомому нам there, означающему "там". Поэтому, когда вы
говорите "там нету" или "там есть (имеется, существует и т. п.)", придется
добавить еще один there:
Nobody can deny that there's something there.
Последнее замечание, как я надеюсь, окажется совершенно лишним. Я хочу
напомнить, что оборот there is, будучи полноценным подлежащим и сказуемым, в
вопросительных предложениях ведет себя точно так же, как любое другое подлежащее
со сказуемым:
Who are these people who are walking towards you? Do you know them or will
there be a fight?
К сожалению...
Есть еще одна проблема, на первый взгляд представляющаяся трудноразрешимой.
Как мы уже видели, сказуемое to be после подлежащего there может ставиться
либо в единственное число (there is, there was, there has been), либо во
множественное (there are, there were, there have been). He совсем понятно, что
делать, если после этого оборота предполагается перечисление, некоторые пункты
которого стоят в единственном числе, а некоторые - во множественном:
There is a cat and two dogs in the room.
There are a cat and two dogs in the room.
Первый вариант кажется неудачным, потому что единственное "число (there is)
относится к трем объектам: одному коту и двум собакам. Второй вариант тоже так
себе, потому что там после глагола во множественном числе (there are)
идет артикль единственного числа (a cat). Можно, конечно, выйти из положения,
поменяв собак местами с котом:
There are two dogs and a cat in the room.
Это, во-первых, повлечет за собой необходимость каждый раз тщательно следить
за порядком перечисления, что действует на нервы. Во-вторых, остается
непонятным, что делать, если собака тоже одна.
There is a cat and a dog in the room.
There are a cat and a dog in the room.
Мы сталкиваемся с теми же проблемами (первый вариант - сказуемое в
единственном числе прилагается к двум объектам; второй - артикль а после
множественного числа глагола), а разрешить их уже нельзя никакими перестановками.
Кроме того, бывают слова, сами по себе вносящие путаницу. Например,
известный всем a lot. По смыслу он означает "много", а по форме стоит в единственном
числе. Так как же согласовывать с ним there is?
There are a lot of roses in the garden.
There is a lot of roses in the-garden.
Опять то же самое. Сказуемое во множественном числе - а за ним a lot в
единственном. Сказуемое в единственном - а за ним множество объектов (роз); Скажу
вам по секрету, что в академическом английском языке нет72 единой точки зрения
на эту проблему.
Фокус (10)
Современный разговорный язык склонен рассматривать сказуемое to be в обороте
there is как согласующееся не с тем, что там дальше пойдет, а с самим
подлежащим there и поэтому стоящее всегда в единственном числе. Те, кто изучал
немецкий или французский язык, увидят аналогию с оборотами es gibt и il уа, в
которых сказуемое (geben или avoir) никогда не приобретает множественного
числа, потому что согласуется с формальным подлежащим es и il. Для тех,
кто не изучал других языков, повторяю: после подлежащего there можете всегда
ставить to be в единственном числе73.
You've never learned to read or write
There's no books upon your shelf.
There's a million reasons for you to be crying
You been so bold and so cold.
There was a lot of fights between the black and white.
Упражнение
1. "Почему ты не пишешь?" - "У меня нет ручки". - "На столе полно ручек!"
То есть, нету. То есть there isn't.
73 Если же вам придется сдавать экзамен, выясните, каковы в этом смысле препочтения
экзаменатора .
2. В конце улицы - большой серый дом. Моя квартира находится на последнем
этаже.
3. "У тебя есть ее номер телефона?" - "Нет, у нее вообще нет телефона". - "А
горячая вода у нее в квартире есть?" - "Нет там воды. И электричества нет" -
"Вот почему ее никогда не бывает дома".
4. "У вас есть кошка?" - "У нас нет. Во дворе множество котов. А что?" - "Да
мыши в коридоре".
5. "Я знаю, что должно быть какое-то решение. Не бывает безвыходных
положений. На этой неделе были всевозможные проблемы, но у каждой было решение".
6. На улице было много людей. Все мужчины были в черном. Женщин было всего
две или три. У одной из них был большой зеленый зонтик.
7. С утра шел снег, и теперь он лежал повсюду: на деревьях, скамейках, земле
и машинах.
8. Существует такое понятие, как "вероятность". Вероятность того, что я
встречу ее на улице, была близка к нулю.
9. "В вашем городе слишком много полицейских" - "Ну и что?" - "В моем
городке было всего два полицейских. И оба они были старые и ленивые". - "Но там и
преступников не было". - "Не было. Я был единственным".
10. Бывают вежливые люди и хамы. Но там, к сожалению, были одни хамы.
11. Будет ли надежда? Существует ли справедливость? Если существует, то
будут ли честные люди вознаграждены, а негодяи наказаны?
(Варианты ответов: "да" на все вопросы; "нет" на все вопросы. Ответ должен
быть стандартным.)
12. Если бы у тебя были дети, ты был бы более ответственным. Когда в семьях
есть дети, мужья стараются побольше заработать. А когда дети в школе, у жены
есть время заняться домом.
Комментарии
Теперь, когда вы проверили себя по ключам, посмотрим, в чем дело.
(1) "У меня нет ручки" = "я не имею". "На столе полно ручек": чего полно на
столе? - ручек. Или через Фокус: полно ручек - есть ручки - нету ручек.
(2) "В конце улицы (есть, имеется, существует, находится) большой дом".
Через Фокус: В конце улицы нету большого дома.
Моя квартира (подлежащее) находится (сказуемое) на последнем этаже.
Предложение отвечает на вопрос "Где моя квартира?"
(3) "У тебя есть" = "ты имеешь". "У нее нет" = "она не имеет". "Есть ли
горячая вода у нее в квартире" - это вопрос, за которым должен следовать ответ
"есть" или "нет (нету)". Именно этот ответ и следует: воды нету и
электричества нету. А вот ее "не бывает" ("нету") дома - это традиционный оборот she is
not home.
(4) "У вас есть" = "вы имеете". "У нас нет" = "мы не имеем". "Во дворе
(есть, имеется, существует, находится) много котов (Фокус: нету котов)". Так
же и с мышами.
(5) "Должно быть решение". Через Фокус: должно быть решение - есть решение -
нету решения. "Не бывает" (безвыходных положений) - это и есть "нету". "На
этой неделе были всевозможные проблемы": были проблемы - есть
проблемы - нету проблем. Время PrPf возникло из-за упоминания отчетного периода.
"У каждой было" = "каждая имела".
(6) "На улице было много людей" - то же, что с котами во дворе. "Мужчины
(подлежащее) были (сказуемое) в черном: очевидно, что there is тут ни при чем,
потому что слово "нету" никак не привязывается. "Мужчины были в черном -
мужчины не были в черном - мужчины в черном - мужчины не в черном - и так да-
лее. До слова "нету" мы так не дойдем никогда . "Женщин было две или три" -
предложение отвечает на вопрос "сколько". "У одной из них был" = "одна из них
имела".
(7) Снег (подлежащее) лежал (сказуемое). Никаких "нету" не всплывет. По-
другому можно трактовать это предложение как "повсюду - на деревьях, скамейках
ит. д. - был снег". В таком случае получится there was snow everywhere (был
снег - есть снег - нету снега).
(8) "Существует вероятность": есть вероятность - нету вероятности.
"Вероятность (подлежащее) была (сказуемое) близка к нулю".
(9) "В вашем городе слишком много полицейских" - аналогично котам во дворе.
То же самое "в моем городке", только в прошедшем времени. "Они (подлежащее)
были (сказуемое) старые и ленивые". "Но там и преступников не было"
тоже по аналогии с котами, только не "во дворе", а "там". "Я (подлежащее) был
(сказуемое) единственным".
(10) "Бывают" - есть - нету. "Там были" - есть - нету.
(11) "Будет надежда" - есть надежда - нету надежды. "Существует" - есть -
нету. "Будут ли честные люди награждены": "честные люди - подлежащее" "будут
награждены" - сказуемое (пассивное). То же самое и с негодяями. Стандартные
ответы - по правилам.
(12) "Если бы у тебя были" = "если бы ты имел". "Ты (подлежащее) был бы
(сказуемое) более ответственным". "Когда в семьях есть дети - нету детей..."
"Когда дети (подлежащее) (где находятся?) в школе..."
5.2. Some, any, every, no
When sorrows come, they come not
single spies, But in battalions!
Shakespeare, Hamlet
В этом разделе мы столкнемся с той же проблемой, с которой уже сталкивались,
говоря о согласовании времен. Все будет очень просто, но придется держать в
голове множество подробностей и учитывать их все одновременно.
Существует целый спектр ошибок, которые студент X делает постоянно. Вот они:
1. Thi s door can be opened by every key!
2. There must be any way out.
3. I have no any desire to tell you that.
4. Maybe I have no my keys?
5. I couldn't do something to help him.
6. Nobody woman can love such a man.
Будем разбираться последовательно.
5.2.1. Собственное значение
"Have some wine," the March Hare said in an
encouraging tone. Alice looked all round the
table, but there was nothing on it but tea.
"I don't see any wine," she remarked. "There isn't
any," said the March Hare. "Then it wasn't very
civil of you to offer it," said Alice angrily.
Lewis Carroll, Alice's Adventures in Wonderland
Другое дело, если бы предложение Звучало "Там были мужчины в черном". Были - есть - нету:
There were men in black there.
Первое, что необходимо понять - это что every, any, some и по - не просто
такие штучки, которые помешаются в предложение для его вящей красоты, и даже
не приставки, которым положено приклеиваться к настоящим словам, вроде thing и
body, но полноценные слова. Поэтому они имеют свои собственные значения.
Слово every означает "каждый":
Could I come and see you here
And do this every night
(каждую ночь).
But every girl I've ever had
Breaks my heart and leave me sad
(каждая девушка). Слово any означает "любой":
And it's a thin thin line
But I want you to know
I'll walk it for you any time
(в любое время).
Call me any name you like
I will never deny it
(любым именем).
He исключено, что кто-то не всегда может усмотреть разницу между "каждый" и
"любой". Для меня эта разница была почти что тайной вплоть до следующего
диалога:
Я: А что, разве в баню можно ходить каждый день? (подразумевая "любой", то
есть разделение на мужские и женские дни).
Мой муж (с достоинством): Нет, каждый день нельзя. Для здоровья вредно.
А в любой день, как оказалось, можно. То есть что в четверг, что в пятницу -
один черт: можно в любой день. Но нельзя и в четверг, и в пятницу, и в
субботу, и так далее, то есть каждый день. Другими словами, "каждый" подразумевает
"все". А "любой" - один какой-нибудь, какой попало, какой угодно.
Именно в этом и заключалась ошибка в предложении (1). This door can be pened
by every key будет переводиться как "эту дверь можно открыть каждым ключом", и
не совсем понятно, то ли надо открывать ее каждым ключом (то есть
всеми ключами) по очереди, то ли одновременно. В действительности, ее можно
открыть любым ключом, а не каждым:
This door can be opened by any key.
Слово some означает "некоторый", "некий", "какой-нибудь", "какой-то":
Maybe you'll be out there on that road somewhere
In some bus or train traveling along
In some motel room there'll be a radio playing
And you'll hear me sing this song
(в каком-нибудь автобусе... в номере какого-то мотеля...).
При существительных неисчисляемых (см. ниже) оно также означает "некоторое
количество":
Lovely Rita meter maid may I inquire discreetly
When are you free to take some tea with me?
Слова any и some, таким образом, ни в коем случае не могут считаться
взаимозаменяемыми. В этом суть ошибки (2) : There must be any way out. Смысл
предложения был совсем другим: должен быть какой-нибудь выход:
There must be some way out.
Слово no означает "ни один", "никакой":
Well, I got a job and tried to put my money away
But I got debts that no honest man can pay
(ни один честный человек).
No sound ever comes from the Gates of Eden (никакой звук) .
Пока все было хорошо. Согласно уже известному нам Murphy's Law это значит,
что должна произойти какая-нибудь неприятность. Заключается она в том, что
все, сказанное до сих пор, распространяется только на утвердительные
предложения.
В вопросительных и отрицательных предложениях слова some и по исчезают, как
по волшебству. Их заменяет слово any.
Did they expect us to treat them with any respect?
Утвердительное предложение было бы таким:
They expected us to treat them with some respect.
Are there any queers in the theater tonight?
Утвердительное: There are some queers in the theater tonight.
For them that must obey authority
That they do not respect in any degree.
Если бы сказуемое стояло в утвердительной форме, перед словом degree
оказалось бы по: That they respect in no degree.
Oh. Jokerman. you know what he wants,
Oh, Jokerman, you don't show any response.
Если бы сказуемое стояло в утвердительной форме, было бы: You show no
response.
Для того, чтобы понять, чем нас не устраивает предложение (3): I have no any
desire to tell you that, надо учесть, что все эти словечки друг друга взаимно
исключают. То есть одновременно может стоять только одно из них: либо any,
либо every, либо some, либо по. Следовательно, возможны два приемлемых варианта
предложения "У меня нет никакого желания сообщать вам это":
I don't have any desire to tell you that.
I have no desire to tell you that.
Но этого мало. Они не только друг друга, взаимно исключают, они еще
исключают притяжательные местоимения. Поэтому и предложение (4) - Maybe I have no my
keys? - никуда не годится. Приходится выбирать что-то одно: либо "никаких
ключей" , либо "моих ключей":
I don't have my keys.
I hare no keys.
I don't have any keys.
Закрадывается страшная мысль: а не исключают ли они еще чего-нибудь? Ну
конечно. Во-первых, артикли75. Нельзя сказать "a some" или "the по", да никому и
в голову не приходит. Во-вторых, указательные местоимения this и that, что
тоже довольно очевидно.
К сожалению...
Если этих двух последних ошибок никто обычно не делает, то смешение
some/any/по с притяжательными местоимениями происходит постоянно, потому что
все время возникает необходимость сказать:
Ни один их ребенок не ходит в школу.
Я потерял некоторые мои тетрадки.
Дайте мне любой ваш молоток.
Здесь и начинается: no their child, some my notebooks, any your hammer, a
это очень неприятная ошибка.
75 Читатель удивлен. Он и в мыслях не имел ставить какие бы то ни было артикли где бы то ни
было. К сожалению, это не тема данной книги. Я скажу о них буквально два слова в следующем
разделе, но, честно говоря, нам пока не до артиклей.
Фокус (11)
Еще раз посмотрите на русские предложения. Все их можно представить в виде:
Ни один из их детей...
Некоторые из моих тетрадок...
Любой из ваших молотков...
Такие предложения можно сказать и по-английски. Предлог "из" при этом будет
выражаться предлогом of (а отнюдь не from, как многие думают).
I lost some of my notebooks.
Lend me any of your hammers.
Некоторого внимания потребует только слово по, которое в сочетании с of даст
не по of, a none of:
None of their kids go to school.
Единственная неприятность, которая нас подстерегает - это необходимость
запомнить : все это не относится к тому случаю, когда объектов два. В этом
случае, по превращается в neither, some - в one, a any - в either: При этом все
эти слова согласуются с единственным числом, потому что подразумевают только
один объект из двух.
Neither of their kids goes to school
(если детей только двое);
I lost one of my notebooks
(если их было всего две);
Lend me either of your hammers
(любой из двух).
Точно так же получится, если вы все-таки захотите сказать "некоторые эти" и
тому подобное, то есть скомбинировать any/some/no с указательными
местоимениями. Не забывайте подставить в русское предложение слово "из", и все получится
само:
I am going to sell some/any of these pictures
(если их больше двух);
You can take one/either of those plates,
(если их две);
None of those seats can be taken
(больше двух);
Neither of these ladies is beautiful
(их две).
А как вы думаете, что произойдет со словами neither и попе в отрицательном
предложении? None, разумеется, превратится в any. A neither просто утратит
первую букву и станет either.
I don't like either of these ladies.
You can't take any of those seats.
Точно так же дело будет обстоять в случаях, когда предлог "из" комбинируется
с личными местоимениями:
You must pick up one or the other
Though neither of them are to be what they claim
(Ни одно из них, причем их два)
We were young and full of life and none of us prepared to die
(Ни один из нас, причем нас было больше, чем двое)
Упражнение
Найдите ошибки и исправьте их. Правильные предложения отмечайте плюсиками.
1. She said she didn't want any reward.
2. I would like to have any coffee, please.
3. If you can't manage by yourself, ask every member of the staff to help
you.
4. I didn't write any letters because I didn't find some pen.
5. I am afraid we don't have nor salt left.
6. I would be glad if you came to see me once or twice this week, every day
you like.
7. Neither of the two sisters was intelligent.
8. Any child can do it easily.
9. If they hadn't found the solution, they wouldn't have been paid no any
money.
Комментарии
(2) Получилось "я хотел бы какого угодно кофе". Так говорят исключительно
редко. Если вы хотите подчеркнуть "кофе любого сорта", то так и говорите: some
coffee of any kind.
(3) Имеется в виду не "попросите всех поголовно, и весь коллектив устроит
аврал, чтобы вам помочь", но "попросите любого".
(4) Some, как мы уже выясняли, не может стоять в отрицательном предложении.
(5) В отрицательных предложениях по меняется на any. У тех читателей, кто
достаточно искушен в английском языке, а также у Бритта, шевелится подозрение,
что эта ошибка - не очень страшная. Всю правду об этом вы узнаете из 5.2.3.
(6) Если предлагают приходить "один или два раза", то очевидно, что "каждый
день" наносить визиты не рекомендуется.
(7) Можно убрать слово two, потому что оно избыточно: neither уже
предполагает, что их две: Neither of the sisters was intelligent.
(9) No any не бывает.
5.2.2. Старые знакомые
"I see nobody on the road," said Alice. "I
only wish I had such eyes," the King
remarked in a fretful tone. "To be able to
see Nobody! And at that distance too! Why,
it's as much as I can do to see the real
people, by this light!"
Lewis Carroll, Through the Looking-Glass
А теперь посмотрим, что получится, если к этим же словам приделать всем
известные хвосты. Специально для Математика сделаем это в виде таблички:
-body или -one
-thing
-where
every-
everybody, everyone
everything
everywhere
все
все
везде
апу-
anybody, anyone
anything
anywhere
Кто угодно, любой
что угодно
в любом месте, где
(человек)
угодно
some-
somebody, someone
something
somewhere
кто-нибудь, кто-то
что-нибудь, нечто,
что-то
где-нибудь, где-то
по-
nobody, no one
nothing
nowhere
никто
ничего
нигде
6 Обратите внимание: это буква ё, а не е.
Эти олова всем известны настолько хорошо и давно, что ни у кого не возникает
желания разобраться в них как следует. Пора это сделать.
Общие принципы будут точно такими же, как и у голых every, any, some и no,
то есть в вопросительных и отрицательных предложениях some (somebody, someone,
something, somewhere) и no (nobody, no one, nothing, nowhere) превратятся в
any (anybody, anyone, anything, anywhere). Когда будете анализировать цитаты,
обратите, кстати, внимание на то, что все эти слова согласуются с единственным
числом (включая слова "всё" и "все")
Посмотрим, как они работают.
Everybody needs a place to rest
Everybody wants to have a home
(абсолютно всем нужно).
Everyone was there to greet me when I stepped inside
(там были все поголовно). Хорошо бы не путать everybody/one и anybody/one
(см. пример с баней). "Кто угодно" - это не "все":
You've come to look for a king.
Anybody could be that guy
("кто угодно" мог бы, но не "все как один").
То же самое происходит со словами everything и everywhere, которые
желательно не смешивать с anything и anywhere:
Everything is clear in my heart
(абсолютно все).
I'll buy you a diamond ring my friend, if it makes you feel all right. I'll
get you anything my friend, if it makes you feel all right
(все, что угодно, а не все сразу).
Everywhere people stare each and every way
(повсеместно).
She asked me to stay and she told me to sit anywhere
(куда угодно, на любое место, а не всюду одновременно).
Со словами на some- и по- все обстоит совсем просто, но надо как-то не
забывать менять эти some- и по- на any- в вопросительных и отрицательных
предложениях:
Nowhere man don't worry
Take your time don't hurry
Leave it all till somebody else lends you a hand
(пока кто-нибудь).
Does anybody here remember Vera Lynn?
(помнит ли кто-нибудь).
Some rich man came and raped the land Nobody caught him
(никто его не поймал).
While the make-up man's hands
Shut the eyes of the dead
Not to embarrass anyone
(чтобы никого не смущать).
Точно так же поведут себя something и nothing (в вопросительных и
отрицательных предложениях - anything), а также somewhere и nowhere (в
вопросительных и отрицательных предложениях - anywhere).
Осталось сообразить, как следует правильно расставлять отрицания, если
предложение длинное и таких слов там много. Например: "я никого нигде не видел".
Исходя из того, что отрицание должно быть только одно, это предложение можно,
вроде бы, сказать тремя способами:
I didn't see anybody anywhere.
I saw nobody anywhere.
I saw anybody nowhere.
Сразу отбросим третий вариант. No меняется на any только в том случае, если
отрицание уже прозвучало, а то никто ничего не поймет (nobody is going to
understand anything). To есть сначала необходимо сказать что-то с отрицанием,
а уже потом ставить слова на any-.
Между первым и вторым предложением нет никакой фатальной разницы: они оба
грамматически корректны. Стилистически, однако, первое предложение намного
лучше, потому что общее правило гласит:
Отрицание следует ставить как можно раньше, например:
Никто ни о чем не узнает.
Nobody will know anything.
Одним словом, заплати налоги и живи спокойно: поставь отрицание в самом
начале, а там меняй себе все по- на any автоматически:
You can't find по salvation, you have no expectations
Any time, any place, anywhere.
Ваша интуиция, конечно, подсказывает вам, что так гладко не бывает.
Правильно подсказывает. Есть исключение, и это слово never, которое мы еще не
рассматривали. По-хорошему, если это слово стоит в отрицательном предложении, то
never надо менять на ever:
But nobody ever hears him, or the sound he appears to make
(никто никогда его не слышит). А значит, казалось бы, если учесть еще и
общее правило насчет постановки отрицания как можно раньше, то придется говорить
так:
I didn't ever go back.
Но так обычно не говорят. А говорят вот как:
I went out for a ride and I never went back
Потому что слово never здесь является приоритетным. Если оно есть и
относится к сказуемому, то его и надо ставить вместо привычного нам способа отрицания
сказуемого через альфу и not:
And a rock feels no pain, and an island never cries
(вместо doesn't ever cry);
A love like ours could never die
(вместо couldn't ever die).
Теперь мы все знаем и можем посмотреть на последние два из шести страшных
предложений, с которых мы начинали обсуждение этих местоимений.
(5) I couldn't do something to help him.
Мы уже рассматривали отрицательные предложения и видели два варианта: any и
по. Соответственно, они разворачиваются в два предложения:
I couldn't do anything to help him.
I could do nothing to help him.
Первое предложение идеальное, второе похуже. Никакого something нам теперь и
в страшном сне не приснилось бы. Слово some в отрицательном предложении
возможно только там, где вы поставили бы аналогичные слова и в русском
языке:
I am not just somebody, you know!
Я вам не кто-нибудь.
"Can I take something to drink from?"- "It is not something. It's my
favorite china cup. Leave it alone."
"Можно я возьму что-нибудь, из чего пить?" - "Это тебе не "что-нибудь", а
моя любимая фарфоровая чашка. Поставь на место".
(6) Nobody woman can love such a man.
Вот эту ошибку делают чаще всего. Хотя, казалось бы, в свете всего
вышеизложенного могли "бы и не делать. Говорящий не имел в виду ужасную "Женщину
Никто", наподобие Nowhere Man. Он хотел сказать "ни одна женщина". А это, как
известно, по woman. Точно так же, многие любят говорить "I would like
something coffee", напоминая тем самым "господина с туземным носом" из
рассказа Тэффи, который говорил:
- Дайте мне что-нибудь, шашлык и что-нибудь, форель.
Для тех, кто все-таки запутался, поясняю со всей определенностью:
местоимения, оканчивающиеся на -body, -thing и -where, ни в коем случае нельзя ставить
перед существительными77.
Кстати...
Говоря об отрицательных предложениях, мы все время полагали, что всем
интуитивно понятно, что это такое. До поры до времени это может быть так, но иногда
возможна путаница.
Во-первых, сфера действия отрицания распространяется не на все
сложноподчиненное предложение, а только на ту его часть, в которой оно стоит. Например:
Если вы сами об этом никому не расскажете, никто об этом не узнает.
If you don't tell anybody about it yourself...
Отрицание don't tell распространяется только до конца придаточного, поэтому
nobody меняется на anybody, а в главном все начинается по новой, потому что
отрицание в придаточном не имело к нему никакого отношения:
... nobody will know it.
Во-вторых, и в самых неприятных, отрицание может быть выражено разными
способами. Например, слово without - это отрицание, поэтому при его появлении все
some и по начинают вести себя так же, как при появлении любого другого
отрицания :
A merry merry Christmas and a happy new year let's hope its a good one
without any fear.78
And if anybody asks me.
"Is it easy to forget?" I'll say, "It's easily done, You just pick anyone.
And pretend that you never have met!"
Упражнение
1. Я никого здесь не знаю.
2. Я никогда не видел ничего подобного.
3. Она нигде не могла найти свою красную шляпу, и пошла на вечеринку вообще
без шляпы.
4. Если вы пойдете вдоль реки, вы никого не встретите, и никто вас не
увидит .
5. Кто-то сказал ему, что ее видели где-то в Нью-Йорке.
6. Почему вы никого не предупредили?
7. Если бы вы ничего не украли, никто бы вас не арестовал.
8. Вы с кем-нибудь об этом говорили?
9. У кого-нибудь есть машина?
10. Если кто-нибудь знает правду, он должен промолчать.
11. Кто-то должен всем заплатить.
12. Я все знаю, но вам ничего никогда не скажу.
5.2.3. Иллюзия греха79
Good men must not obey the laws too well.
Ralph Waldo Emerson, Politics
Если вы не Заняты словотворчеством и стихосложением, чего вам категорически не
рекомендуется делать на английском языке.
78 Кроме того, полагается менять some на any после if.
79 «
Грех тут совершенно ни при чем. Так называется роман Александры Марининои.
А что будет, если вы вдруг совершите Чудовищную Ошибку и скажете I don' t
know nothing about it вместо I don't know anything?
Да ничего не будет. Единственная группа людей, которые могут вас неправильно
понять - это преподаватели. Это они выдумали жуткую страшилку насчет двойного
отрицания, которое якобы в результате дает утверждение. Один мой знакомый
преподаватель английского языка - кстати, стопроцентный американец - на полном
серьезе убеждал своих студентов, что такое предложение будет означать "Я все
знаю". При этом он грешил не только против родного языка, но и против
элементарной формальной логики80.
В любом случае, живому языку наплевать на кабинетную логику и изобретенное
ею двойное отрицание. Нет никакого греха в том, чтобы ставить отрицания в
английском языке точно так же, как в русском:
She said there was nothing that I could have done
There was nothing nobody could say
(должно было бы быть: There was nothing anybody could say).
It's no use saying that you don't know nothing
(должно было бы быть: that you don't know anything).
Разумеется, если вам предстоит сдача экзамена, или если вы ведете
официальную переписку, или вообще хотите произвести впечатление, следует делать все по
правилам. В качестве Упражнение исправьте "ошибки", допущенные авторами, и
переделайте эти - правильные - предложения в еще более правильные.
1. She never said nothing, there was nothing she wrote.
2. Don't ask me nothin' about nothin,
I just might tell you the truth.
3. When I hold you in my arms
And I fee! my finger on your trigger
I know nobody can do me no harm.
4. Stuck inside these four walls,
Sent inside forever,
Never seeing no one
Nice again like you.
5. I'm standing outside the Taj Mahal
I don't see no one around.
Чего только не говорят эти ужасные носители языка. Мало того, что они все
время допускают двойное, а то и тройное, отрицание, так они еще любят тот
самый кошмарный ain't, с которым мы уже сталкивались, обсуждая хвостатые
вопросы. При этом ain't выступает в самых разных обличьях:
Angie. Angle
Ain't it good to be alive
(ain't = isn't).
You ain't gonna miss your water
Until you well runs dry
(ain't=aren't).
You don't have to feed me,
I ain't your dog that's gone astray
(ain't = am not).
и даже:
Для желающих углубиться в формальную логику сообщаю: предложения I know nothing и I don't
know nothing находятся в отношении контрадикторности, а не контрарности. Контрадикторным
отрицанием суждения "я не Знаю ничего" будет "я Знаю что-то", а не "я Знаю все". Точно так же,
например, отрицанием суждения "это черное" будет "это не черное", а не "это белое".
Ain't seen my buddy in seven days
(ain't = haven't).
Кроме того, они систематически превращаются в Тарзанов.
If the sun don't come
You get a tan from standing in the English rain.
County man tells me the same thing
He don't work, and he don't get paid.
Все в комплексе порождает, например, такие конструкции, способные привести в
ужас любого проакадемически настроенного преподавателя:
(It) don't make no difference what nobody says.
По-хорошему это должно было бы звучать так:
(It) doesn't make any difference what anybody says.
А слова
It's a restless hungry feeling That don't mean no one no good
в академическом виде звучали бы так:
It's a restless hungry feeling
That doesn't mean anyone any good.
Или вот еще:
You ain't going nowhere.
Как вы догадались, это You are not going anywhere.
Зато следующий пример, боюсь, окажется вам пока не по силам:
Now there ain't nobody nowhere nohow gonna ever understand me the way you
did.
Здесь мало того, что все не по правилам, но еще и подлежащее со сказуемым
опущено:
Now there isn't anybody anywhere anyhow (who is) going to ever understand me
the way you did.
Вам я не предлагаю выбрасывать подлежащее со сказуемым (вы и сами любите их
выбрасывать, причем там, где это совершенно недопустимо), наоборот, мне
хотелось бы, чтобы в каждом вашем предложении фигурировали эти немаловажные члены.
Что же касается вышеприведенной цитаты, то в ней появилось интересное слово
gonna.
Для облегчения вашей жизни, привожу небольшой (и неполный) список тех
словечек, которые можно услышать в разговорной речи или увидеть в художественной
литературе. В левом столбике - как говорят (или пишут, если хотят изобразить
разговорную речь). В правом - как правильно.
gonna
going to81
wanna
82
want to
gimme
give me
lemme
let me
a lotta
a lot of
gotta
have)got to
woulda
would have83
would-a
would have
would of
would have
Если будете сами употреблять такое слово, не За будьте, что to там уже есть, и не говорите
gonna to.
82 Аналогично.
83 Имеется в виду третий if, то есть have относится к перфектному инфинитиву. Точно так же
поведут себя could have (coulda, could-a, could of) и другие модальные глаголы, о которых мы
пока ничего не Знаем.
Примеры:
Rocky didn't like that,
He said I'm gonna get that boy
(= I am going to get that boy).
So please listen to me if you wanna stay'mine,
I can't help my feelings
I go out of my mind
(= If you want to stay mine).
If this is love then gimme more
And more and more and more and more
(= give me more) .
Sister, lemme tell you about a vision I saw
(= let me tell you).
I turn on the tube
What do I see
A whole lotta people
Cryin' Don't blame me
(= A whole lot of people).
It's gotta stop sometime
So why don't you quit
(= It has got to stop sometime).
By this time I'd-a thought
I would be sleeping In a pine box for all eternity
(= I'd have thought).
Upon a time he could of made her
(= he could nave made her).
Here comes the story of the Hurricane,
The man the authorities came to blame
For something that he never done.
Put in a prison cell, but one time he could-a been
The champion of the world
(= he could have been).
Последняя цитата не случайно такая длинная. Если вы присмотритесь, то
обнаружите там еще одну интересную вещь. А именно, в третьей строчке. Видите? Если
нет, то очень плохо. Потому что такого времени - he never clone - нет и быть
не может. Бывает PrPf (he has never done), PastPf (he had never done) и
Pastlndf (he never did).
Было бы странно предположить, что автор ошибся по неграмотности. Он просто,
опять-таки, имитировал разговорную речь. А в разговорной речи носители языка
часто допускают такие безобразия, как использование третьей формы глагола
вместо второй. Или наоборот.
Вот эту ошибку иностранец не должен делать ни в коем случае. Мало ли что там
американцы говорят - им можно. А вам нельзя. То же относится и к Тарзану.
Иностранец не имеет права делать грамматические ошибки, потому что в его речи это
всегда будет восприниматься именно ошибкой, а не диалектизмом и не
стилистическим кокетством.
Ко всему же остальному, что говорилось в этой главе, это не относится. Если
вы находитесь в неформальной обстановке, то ставьте себе на здоровье двойные
отрицания, говорите ain't, gonna и wanna и вообще чувствуйте себя как дома.
Если же ваш собеседник вдруг содрогнется - переходите назад в родные рамки
академического языка. Но не ставьте его в дурацкое положение, не выставляйте
напоказ свой чрезмерно правильный синтаксис, если ваш американец сам говорит:
"I ain't gonna tell nobody about it." He надо быть святее Папы Римского.
Особенно это относится к тем случаям, когда вы бродите в остальной
грамматике , как в трех соснах. Согласитесь, что человек, не умеющий задавать вопрос во
временах Indefinite, но зато никогда (с пафосом: никогда!) не допускающий
двойных отрицаний или was после второго if, находится в ложном положении.
С другой стороны, если ваш собеседник чем-то похож на уже упоминавшегося
американского преподавателя, его будет коробить от допускаемых вами солециз-
84
мов . Можно провести аналогию с русским языком: я, например, симпатизирую
людям, которые не путают глаголов "одевать" и "надевать" и ставят правильное
ударение в слове "позвонить". Выход один: послушать, как именно говорит
собеседник, и приладиться к его стилю.
К сожалению...
У многих есть проблемы именно с пониманием речи на слух. Изучающие любой
иностранный язык часто сталкиваются с проблемой, которую сами описывают
словами "все понимаю, но сказать ничего не могу" (иногда, при этом, добавляя "как
собака"), но именно английский язык порождает также и противоположное
затруднение: сказать могу, но ничего не понимаю. Ничего удивительного. Такова
специфика английского языка. Он непонятный85. Все американцы говорят, как Tigger из
Winnie-the-Pooh:
"worraworraworraworraworraworra"86. Некоторым студентам, правда, самой
природой дана способность дифференцировать непонятное американское урчание на
звуки и слова, но большинство не обладает подобным преимуществом. Когда же
нормальный человек слышит "wuzmrr", ему обычно не приходит в голову, что его
спросили "What is the matter?" У некоторых же способность различения на слух
находится вообще в рудиментарном состоянии, поэтому на занятиях слышны такие
диалоги:
John. Thank you.
Студент X: ???
Джон (раздельно): Than-k-you.
Студент X: Ой, я забыл, что такое "кью".
Английская речь процентов на пятьдесят состоит не из слов, а из иероглифов.
Их надо научиться воспринимать, не расчленяя, потому что расчленить их
невозможно. А как научиться, если вы не находитесь в языковой среде постоянно?
Фокус (12)
Возьмите аудиокассету с записью любой речи. Это может быть какой-нибудь
учебный курс (типа How to Survive in the USA) , или, еще лучше, песни. Можете
взять видеокассету с любым интересным фильмом (например, Back to the
Future). Главное - это чтобы у вас была распечатка текста, который говорится
или поется на этой кассете.
Полезнее всего - песни, потому что их труднее всего понять и легче всего
запомнить. На последнем месте - ужастики и средненькие боевики, особенно кун-фу
с компанией. В этих фильмах на протяжении всего действия персонажи произносят
всего три осмысленных предложения:
(1) Stay away from me!
(Это говорит положительный герой, а чаще героиня, обращаясь к злодею.
Варианты: Stay away from her/my family/my kid; реже from him.)
(2) Hold it!
Солецизм (solecism) это как раз то, о чем идет речь в этом разделе. По определению
Вебстера , an ungrammatical combination of words in a sentence; also: a minor blunder in speech.
85 Глупости. Очень легкий язык. Даже самый тупой американец говорит на нем
86 Да. В английском слове две-три буквы Звучат, а остальные свистят, шипят и шепелявят. А вы
пробовали учить китайский? (Прим. ред.).
(Это монолог - без купюр - главного положительного героя, появившегося на
месте кровавой схватки.)
(3) Are you okay?
(Этот вопрос положительные герои обоего пола задают жертвам отрицательных,
сброшенным с крыши или вынутым из паровозной топки.)
Остальные слова, произносимые действующими лицами, вам и так известны, и
приводить их здесь мне не хочется.
Короче говоря, если уж брать фильм, то такой, где люди все-таки говорят.
Лучше всего комедию, потому что появляется стимул понять, что же такого
смешного сказали.
Теперь спрячьте распечатку подальше. Берите листочек бумаги, ручку, словарь
и ставьте кассету. И пишите на бумажку то, что слышите. Слушайте каждое
предложение (или даже его отдельные кусочки) столько раз, сколько необходимо для
того, чтобы у вас получился осмысленный текст. Грамматически и синтаксически
все должно быть согласовано. Например, если вы упорно слышите must to, значит,
там либо не must, либо не to и надо думать дальше. Когда
вы поймете, что больше уже ничего не можете выжать из данного фрагмента,
возьмите распечатку и сравните. Проанализируйте ваши ошибки и попытайтесь понять,
почему вы их сделали. Послушайте затруднительные места десять раз, чтобы
убедиться в том, что "rrr", который вы пропустили - это there were. Потом опять
уберите распечатку и продолжайте в том же духе.
Я не говорю, что это просто. Противнее всего искать слова в словаре. Красный
Лонгман, например, в разделе на букву s ехидно сообщает в конце каждой
страницы:
Spelling note
Words with the sound [s] may be spelt c- like city, or ps-, like psychology.
Вот спасибо-то. Это же только первая буква. А дальше вероятности множатся,
подобно делению уранового ядра. Если, например, вам кажется, что следующий
звук - долгое "и", то это может быть -ее-, -еа-, -ео-, -ie-, -ei- или просто -
е- в открытом слоге. Даже такой невинный звук, как [i] вполне может оказаться
-ii-, не говоря о [d], который скорее всего -t-.
Но зато...
Во-первых, удовлетворение, которое вы испытаете, внезапно обнаружив в
словаре именно то слово, которое подходит по смыслу, или догадавшись, к чему
относится зависший for - удовлетворение это с лихвой искупит все страдания. Сами
увидите. Когда все слова вдруг встанут на свои места и предложение начнет make
sense, вам захочется прыгать по квартире с криком "Эврика!" Во-вторых, после
недельки-другой такого Упражнения речь иностранца, который говорит, обращаясь
лично к вам, на известную вам тему и, при этом, стремясь быть понятым, будет
восприниматься сама собой. Все равно, что водить понтиак по американскому
шоссе после того, как вы освоили вождение "Запорожца" по проселочным дорогам
Всеволожского района.
Под конец я хочу подвергнуть сомнению еще один из академических постулатов,
рассмотренных в подразделе 5.2.1. Необходимо ли в действительности менять some
на any в вопросительных предложениях?
С одной стороны, да. С другой стороны, не во всех случаях.
Разница между вопросом с any и вопросом с some - примерно такая же, как
между двумя основными разновидностями хвостатого вопроса. Все зависит от того,
какой ответ вы предполагаете услышать.
Do you have anything to tell me?
Спрашивающий предполагает, что ответом будет No, I don't. To есть, он в
действительности спросил нечто вроде "Так ты ничего не хочешь мне сказать?"
Do you have something to tell me?
Предполагается ответ Yes, I do.
То есть, вопрос был с таким смыслом: "Ты, кажется, хочешь мне что-то
сказать?"
Satan got you by the heel, there's a bird's nest in your hair.
Do you have any faith at all? Do you have any love to share?
Does anybody else in here feel the way I do?
Ответ в обоих случаях очевиден, и это "нет".
Is there something I can send you from across the sea, From the place that
I'll be landing?
Would you like to watch T.V.?
Or get between the sheets?
Or contemplate the silent freeway?
Would you like something to eat?
А в этих случаях спрашивающий, хотя бы из вежливости, подразумевает
утвердительный ответ.
В случаях, когда никакого ответа не подразумевается, а вопрос задается
искренне, с целью получения информации, лучше задавать его через any:
Hello, is there anybody in there?
Но другой возможностью тоже не следует пренебрегать. Если вы через any
спросите человека, не хочет ли он чая, он может и обидеться. Прозвучит это
примерно как "Чайку не хотите, я надеюсь?" Но, в общем, иностранцу это могут
простить. Это не страшная ошибка. Хотя, - поясняю, - вежливый вопрос прозвучит
так:
Would you like some tea?
Упражнения ко всей главе.
Сделайте их в соответствии с академическими правилами, то есть, не допуская
двойных отрицаний. (Потом можете сделать их еще раз, в соответствии с тем, что
написано в подразделе 5.2.3.)
1. Вы можете навестить меня в любой час, но не приносите никаких фруктов.
2. Неужели у нас нет совсем никакой надежды?
3. Я мог бы что-то сказать, но не хочу говорить это никому из вас.
4. Я ни о чем не жалею и никогда не попрошу у вас никакой помощи.
5. Он никогда ни на что не жалуется, но все знают, что он не получает
никакого вознаграждения.
6. Что-то было не так с краном, но, так как она не знала ничего о
сантехнике , она не могла ничего поделать.
7. Если кто-то постучит в дверь, никто не услышит.
8. Я не читал ни одну из этих книг, потому что никто мне не посоветовал.
9. Возьмите любую монету в любую руку и никому ее не показывайте, а он будет
угадывать.
10. Ни один кот не согласится есть ничего подобного.
11. Если кто-нибудь будет задавать вам какие-нибудь вопросы, скажите им что-
нибудь , но не говорите никаких важных вещей.
12. Он сделал это без всякой помощи, потому что никто никакой помощи ему не
предложил.
5.3. Существительные исчисляемые и неисчисляемые
Пришла беда, откуда не ждали.
А.Гайдар, Военная тайна
Мы привыкли не ожидать от существительных никакого подвоха. Самое страшное,
что грозило нам с этого фланга - это необходимость запоминать некоторые
нестандартные формы множественного числа (men, women, children, sheep) и не
говорить "Ladies and gentlemens"87. Все остальное представлялось достаточно
безоблачным.
Пришла пора омрачить вашу безмятежность. Существительные тоже не так просты.
Они делятся на два класса: исчисляемые (countable nouns) и неисчисляемые
(uncountable nouns). Для начала давайте научимся их различать.
Исчисляемые - это, ясное дело, те, которые можно сосчитать. Проще выражаясь,
перед ними можно поставить слово "четыре" ("три", "два", или как кому больше
понравится). Например, "стул" и "стол". "Четыре стола" и "четыре стула" -
осмысленные словосочетания. А вот "мясо" уже неисчисляемое, потому что "четыре
мяса" не бывает.
Чем это чревато?
Прежде всего тем, что к исчисляемым и неисчисляемым именам существительным
относятся разные слова, обозначающие количество. Доселе студент X полагал
слова much и many синонимами и ставил их так, как ему больше нравилось в каждом
отдельном случае. Но это не синонимы. Слово many относится только к
исчисляемым существительным, в то время как much - только к неисчисляемым.
When I get older, losing my hair, many years from now.
Перед словом "год" можно поставить слово "четыре" ("четыре года"), значит,
"много лет" - many years.
Не says "It's three a.m. there's too much noise
Don't you people want to go to bed"
Перед словом "шум" слово "четыре" поставить нельзя ("четыре шума"), поэтому
"много шума" - much noise.
То же самое относится к слову "мало". Для исчисляемых и неисчисляемых это
будет, соответственно, few и little: few chairs, few tables, few people, но
little water, little coffee, little money.
Обратите особое внимание на слова "люди" и "деньги", потому что с ними
почему-то всегда происходит путаница. Однако, "люди" - явно исчисляемые (четыре
человека), а "деньги" - явно неисчисляемые ("четыре деньги", "четыре денег"
или "четверо денег" не бывает). Следовательно:
many/few people
much/little money
Кроме little и few бывают еще a little и a few.
К сожалению...
Обычно студенту X не приходит в голову, что между ними есть какая-то
разница . Он не может допустить, что такая мелочь, как а может существенно повлиять
на смысл. Например, один очень хороший студент на занятии комментировал цитату
из Александра Поупа: "A little learning is a dangerous thing"88, и долго,
обстоятельно, с приведением исторических примеров (начав с Сократа),
аргументированно доказывал, что когда люди знают мало - это плохо. А когда знают много
- это хорошо. И чем меньше они знают, тем, соответственно, хуже.
Однако, смысл цитаты был совсем другим. Для того чтобы понять, каким именно,
давайте наконец разберемся с разницей между этими словами.
Когда мы говорим: we have little coffee - это означает, что того кофе,
который у нас есть, на всех не хватит. Придется пойти занять у соседей. Если же мы
говорим we have a little coffee - это означает, что его у нас, может, и немно-
Некоторые студенты помнят, что в этом словосочетании не все обстоит благополучно, но не
помнят, что именно. Поэтому говорят Lady and gentlemens.
88 Alexander Pope, An Essay on Criticism.
го, но достаточно для того, чтобы ходить по соседям не пришлось. She has few
friends - бедная девочка, такая одинокая. She has a few friends - немного,
зато настоящие. Куда ей больше?
На примерах вроде бы понятно, но это не гарантирует студента X от того, что
он все равно будет путать эти слова в дальнейшем.
Фокус (13)
Эти слова путаются главным образом из-за того, что на русский язык они
обычно переводятся словом "немного" ("немного" молока), а от "немного" до "мало"
уже рукой подать. Чтобы не путать, забудьте про "немного" и держите в голове,
что a few - это "несколько" (удержитесь как-нибудь от искушения все время
говорить several)
Sold my guitar to the baker's son
For a few crumbs and a place to hide.
A little - то же самое, что и a few, только для неисчисляемых. А значит, не
"несколько", а "некоторое количество":
All I need is a little oblivion
You don't need protection.
Если вы будете делать литературный перевод, то лучше, конечно, сказать
"немного забвения". Но пока у вас есть опасность запутаться - подставляйте на
место слова "немного" слова "мало" или "некоторое количество", и в зависимости
от этого смотрите, little там или a little.
Упражнение
Вставьте little, a little, few, a few.
1. Не has _ money, so he can't buy the car he wants.
2. I think we have clean plates, don't wash the dishes now.
3. I hope you have _ soup left for me.
4. The birthrate is coming down, because women give birth to more than
one child nowadays..
5. I can't wash all your shirts, because there's too _ detergent.
6. I know that you cleaned up the room, but there is _ dust on the shelf
anyway.
7. I am afraid we're faced with _ problems.
8. What you have done is great. _ people could have done the same.
Само слово "количество" тоже неодинаково для исчисляемых и неисчисляемых. Я
не говорю, конечно, о любимом вами слове quantity: нет такого слова89. Эти
слова - number (для исчисляемых) и amount (для неисчисляемых).
I'm taking the time to do a number of things
That weren't important yesterday.
Это "количество" может быть каким угодно: "большим" (a large number, of
people), "маленьким" (a small number of houses), "определенным" (a certain
number of items) или, как в нашем примере, "некоторым": просто a number of
(things, books, spoons, etc.) К слову amount можно относить все, те же
прилагательные, что и к слову number, например:
Well, I don't mind a reasonable amount of trouble,
Trouble always comes to pass.
Попробуем зафиксировать все это в общем виде:
Шутка. Есть. Но это не Значит, что его можно употреблять в речи.
Countable nouns
Uncountable nouns
много
many
much
мало
few
little
"немного"
несколько:
некоторое количество:
a few; several
a little; some
количество
number
amount
Обязательно учитывайте еще две вещи. Во-первых, все сказанное выше
распространяется на все случаи употребления слов many и much, например, вопрос
"сколько" тоже может быть задан двояко (how many или how much), в зависимости
от того, чего именно "сколько". Во-вторых, если слова "много" или "мало"
вообще не относятся к существительным, но характеризуют деятельность, это никак не
может быть ни many, ни few, потому что там нечего считать на
штуки:
For I don't care too much for money, for money can't buy me love.
Если же вы говорите "многие", имея в виду "многие люди", то это всегда будет
слово many:
Many more will have to suffer, many more will have to die.
To же относится и к "немногим":
And You've chosen me to be among the few. What can I do for You?
Упражнение
a) many or much
1. You have grown colder and
Nothing is very _ fun anymore.
2. And since _ years I haven't seen a rifle in your hand.
3. times I've been a traveler looked for something new.
4. You'll never know how
I really love you You'll never know how _ I really care.
5. There's so contradictions
In all these messages we send.
6. And our friends are all aboard,
more of them live next door.
b) a little or a few
1. Hey, Spanish Johnny, you want to make easy money tonight?
2. Got the flats all around me sky up above I need _ water of love.
3. And the Anzio Bridgehead was held for the price 0f_ hundred ordinary
lives.
4. And I'm gonna ride into Omaha on a horse
Out to the country club and the golf course.
Carry the New York Times, shoot holes, blow their minds.
5. Steal and they throw you in jail,
Steal a lot and they make you king.
6. Friends you get _ silver, get _ gold what did you bring me, my dear
friends to keep me from the gallows pole.
Упражнение 2
Переведите на английский язык.
1. Он слишком много Знал.
2. У него было несколько жен и огромное количество детей.
3. Сколько у него денег?
4. Сколько у нее шуб?
5. Там слишком много народу.
6. Я выпил бы немного виски.
7. Я не желаю знать, сколько у нее любовников.
8. Если у вас мало соли, можете одолжить немного у меня.
9. Если у вас мало спичек, можете одолжить немного у меня.
10. Количество проданных носков не соответствует количеству денег в кассе.
11. Он очень мало работает.
12. Многие говорят, но немногие работают.
Нам осталось, как было обещано в подразделе 5.2.1, выяснить, что происходит
с артиклями при неисчисляемых существительных. Задача несколько осложняется
тем, что мы вообще плохо знаем, что с ними происходит, независимо от исчисляе-
мости и неисчисляемости. Попробуем понять это хотя бы в первом приближении.
Артикли бывают определенные и неопределенные. Для имен существительных
исчисляемых они ставятся так:
Артикль
Единственное число
Множественное число
определенный, неопределенный
the, a (an)
the, (отсутствует)
Короче говоря, определенный артикль можно ставить и перед единственным, и
перед множественным числом, а неопределенный - только перед единственным.
Перед множественным он исчезает.
Осталось всего ничего: хотя бы в общих чертах понять, когда нужен
определенный, а когда неопределенный артикль. Для этого вспомним то, о чем уже говорили
выше: язык - это, прежде всего, средство коммуникации. То, что вы говорите,
несет информацию для вашего собеседника. Так вот: та новая информация, которую
вы вводите, то есть то, о чем ваш собеседник еще не знает, вводится с помощью
неопределенного артикля. Все же существительные, которые ему уже знакомы, идут
с определенным артиклем.
Например, известная вам фраза It is a table. Почему там неопределенный
артикль перед "столом"? Да потому, что мы просвещаем нашего собеседника, который
не знал, что это такое. А теперь он знает, что это - стол. Если бы мы говорили
во множественном числе, мы сказали бы They are tables, потому что перед
множественным числом неопределенный артикль пропадает. Если же мы сообщали бы There
is a book on the table, речь шла бы о том, что (неизвестное собеседнику) лежит
на столе, известном собеседнику. Информация заключена в слове "книга", поэтому
перед ней - неопределенный артикль. А стол наш собеседник уже знает. Полностью
это можно расписать так:
сообщаю тебе, что на известном тебе столе лежит не что-нибудь там, а книга,
о чем ты ранее не знал.
Это, разумеется, не исчерпывает теорию артиклей. Но некоторое грубое
представление мы, считайте, получили.
Неисчисляемые существительные с точки зрения артиклей поведут себя, так же,
как и исчисляемые во множественном числе. То есть определенный артикль при них
будет, а неопределенный исчезнет. Например: it is meat. Мы сообщаем
собеседнику, что это - не что-нибудь, а мясо. Если же мы едим и говорим, что мясо
(которое мы едим) - вкусное, появляется определенный артикль: the meat is
delicious.
He углубляясь далее в дебри артиклей, хочу, чтобы вы как следует поняли
одно :
перед именами существительными неисчисляемыми не бывает неопределенного
артикля (a, an). Бывает либо - определенный (в случае известного собеседнику су-
ществительного), либо никакого (когда мы вводим новую информацию).
Если забыть об артиклях, тема исчисляемых/неисчисляемых существительных
оказалась не такой уж сложной. Стоит сделать над собой усилие и раз навсегда
понять, что между much и many есть существенная разница, как все должно пойти
как по маслу.
К сожалению...
Исчисляемость и неисчисляемость существительных не всегда совпадают в
русском и английском языках. Два самых зловещих слова - это advice и news. В
русском языке они благополучно исчисляются (четыре совета, четыре новости). А в
английском - нет. То есть когда вы говорите "много советов", это ни в коем
случае не будет many advices. Это будет much advice. "Мало новостей" - little
news. И так далее, по нашей табличке.
А как же все-таки быть, если мы хотим сказать: "Я хочу дать вам три совета"?
Или, что бывает еще чаще: "У меня есть две новости: одна хорошая, а другая
плохая"?
Обратимся к любому другому неисчисляемому существительному, например к
"кофе". Когда у нас "много кофе", "мало кофе" или "некоторое количество кофе", мы
без колебаний ставим much, little и some. А если мы все-таки хотим его
посчитать?
Если мы хотим его посчитать, мы делим неисчисляемую массу этого самого
"кофе" на какие-нибудь исчисляемые единицы. На чашки. Или на упаковки. В общем,
на то, чего бывает "четыре". И считаем в свое удовольствие: three cups of
coffee.
Именно так и следует поступать с "новостями", "советами", или, скажем
"информацией" или даже' "мебелью". Смешно, но факт: их считают на куски. Одна
новость - о piece of news. Два совета - three pieces of advice. И так далее.
Информация может также считаться на bits: two bits of information, - а мебель
на articles: "He has only four articles of furniture in his room". Никаких
особых сложностей это не составляет. Необходимо только запомнить, что advice и
news - неисчисляемые, и не говорить three advices. Я уже не говорю о слове
hair, которое относится к неисчисляемым во всех тех случаях, когда волосы
находятся на голове. Исчисляемые hairs главным образом плавают в супе или еще
как-нибудь отделены от головы-носителя.
Упражнение
1. Я не нуждаюсь в ваших советах.
2. У него осталось мало волос, он почти что лысый.
3. По-моему, у вас мало мебели.
4. Он дал мне множество советов.
5. Хорошая новость - это отсутствие новостей.
6. Я хочу сообщить вам несколько новостей.
7. Количество работы, которую необходимо сделать, слишком велико.
8. Она обнаружила два длинных светлых волоса на его пиджаке.
9. Если бы я его не остановил, он рассказал бы мне не три новости, а десять.
10. Вам уже сообщили новости?
11. Сколько мебели / сколько предметов мебели у вас в гостиной?
12. Это не информация.
Кроме того, несмотря на магическое слово "четыре", бывает непонятно,
является ли данное слово исчисляемым или неисчисляемым.
Студент X. And they brought us many wines.
Джон. Wine is an uncountable noun.
Студент X. Как это uncountable? Два шампанских и четыре портвейна.
Да. Исчисляемое. Но только в некоторых контекстах. Огромное количество слов
может быть исчисляемыми при одних обстоятельствах и неисчисляемыми при других.
Теория довольно сложна, и мы не будем в нее вдаваться потому, что практически
для всех употребляемых нами в повседневной жизни слов работает Фокус.
Фокус (14)
В затруднительном случае поставьте перед интересующим вас существительным
слово "много" и посмотрите, какое получится число. Если единственное (много
вина), то в вашем контексте слово будет неисчисляемым. Если множественное
(много вин) - исчисляемым. Например, если мы смдим в ресторане и нам принесли
то ли вино, то ли вина. Смотрим: если нам принесли много вина, то это much
wine. Если "много вин" (то есть множество разных сортов), то это many wines. С
последним случаем сталкиваются обычно дегустаторы, остальные обходятся первым.
И то лучше бывает сказать many kinds of wine, чтобы не мучиться.
Посмотрите на слово "работа". С ним тоже не все чисто, потому что бывает
"работа", которой я завален по уши, а бывает "работа" местного художника,
висящая в центре зала. В первом случае слово "много" дает нам "много работы"
(единственное число), то есть "работа" - неисчисляемая. Во втором - "много
работ" (местных художников), множественное число, исчисляемая:
I have too much work.
I saw a few works of local artists.
Кстати, в Красном Лонгмане всегда указывается, является ли слово исчисляемым
или неисчисляемым, а также как меняется его исчисляемость в зависимости от
контекста.
Упражнение
1. I can't write anything: I have neither pen nor (paper/papers).
2. Have you brought all the necessary (paper/papers) for the visa?
3. We often have (chicken/a chicken) for dinner.
4. In the yard I saw (chicken/a chicken) and two roosters.
5. Hurry up, we don't have (much time/many times).
6. How (much time/many times) did I tell you to behave yourself?
7. I don't like the way he plays the piano: there (is little life/are few
lives) to his music.
8. (Few lives have/little life has) been as interesting as his.
9. The (number of lights/amount of light) in the classroom is not
sufficient.
10. The number of bulbs we are going to buy must agree with the (number of
lights/amount of light) in the apartment.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
"If anybody wants to clap,"
said Eeyore. . . , "now is the
time to do it."
A.A.Milne, Winnie-the-Pooh
Когда студент X продрался сквозь дебри пассива, if и согласования времен,
наступает неизбежный момент, которого любой преподаватель ждет с трепетом.
Студент смотрит на преподавателя с тоской и говорит:
- Ну, а если я буду говорить просто... без этих, знаете... меня поймут?
О да. Поймут. Поймут даже в том случае, если вы будете ставить все глаголы в
форму голого инфинитива, а вместо личных местоимений тыкать пальцем поочередно
в себя, собеседника и остальных присутствующих. Даже в том случае, если вы
ничего не будете говорить, а будете доводить до собеседника свои мысли
посредством жестикуляции.
Один мой студент имел настолько выразительные брови, что мог выразить с их
помощью тончайшие оттенки смысла, ни разу не раскрыв рта.
Да и вообще, зачем мучиться что-то изображать? На то есть извозчики, - я
хочу сказать, переводчики. К какому-то странному выводу мы пришли. Мы же вроде,
наоборот, хотели изучать английский язык...
А раз хотели - так давайте изучать, а не задавать бессмысленные вопросы.
Говорю совершенно серьезно: если вы будете говорить плохо, вас поймут, но
никакого удовольствия беседа с вами никому не доставит и уважения к вам не
вызовет . Вызовет в лучшем случае брезгливое сочувствие, но вряд ли вы к этому
стремитесь.
Другой любимый вопрос студента X:
- А можно все-таки сказать... .? То, что следует далее по тексту, зависит от
степени его (студента X) проникновения в английский язык. Это может быть Yes,
it isn't, или вопрос без инверсии, а может быть и can to.
Ответ все тот же: можно. Можно также есть с ножа, ходить в филармонию в
лыжном костюме и подписываться крестиком. "Можно" в смысле "уголовно
ненаказуемо". Только вот стоит ли? Если вы овладели основами английского
языка, с вами уже можно общаться, но если вы овладели его тонкостями -
общаться с вами приятно. Овладение тонкостями не должно было составить особого
труда, потому что в вас непременно есть что-то от всех студентов X, а
значит, вы Математик и можете справиться со схемами и табличками, вы Романтик и
не боитесь неожиданностей, вы Бритт и умеете пользоваться цитатами в качестве
образцов, вы, наконец. Наивный и можете научиться анализировать
русский язык на пользу английскому, а не во вред ему. Вам осталось только
развить в себе все положительные качества студентов X и задушить отрицательные, И
можно будет смело идти дальше, к сияющим вершинам герундия, модальных
глаголов, артиклей и других чудес английского языка, о которых мы пока не говорили.
Прощаюсь с вами - до поры до времени - цитатой из Винни-Пуха, который подарил
нам столько эпиграфов:
And all your friends
Sends -
I mean all your friend
Send -
(Very awkward this, it keeps going wrong.)
Well, anyhow, we send
Our love
END.
THE KEYS
Стр. 4
Tense
Active Voice
Passive Voice
Infinitive
to eat
to be eaten
(1) Prlndf
Jane eats apples every day
Apples are eaten every
day
(2) PrPf
Jane has eaten three apples
Three apples have been
eaten
(3) Pastlndf
Jane ate all the apples yesterday
All the apples were
eaten
(4) Futlndf
Jane will eat two apples
Two apples will be
eaten
(5) HumFut
Jane is going to eat your apple
Your apple is going to
be eaten
(6) PrCont
Jane is eating my apple
My apple is being
eaten
(7) modal
verb + bare
Inf
Jane can eat this apple
This apple can be
eaten
Стр. 6
1. The bike is being repaired.
2. Thi s can't be done.
3. He was going to be fired.
4. The two seats on the left will be taken.
5. He is fed on boiled carrot.
6. The door has been closed.
7. The contract is going to be signed.
8. It is being discussed now.
9. He was killed a year ago.
10. The dishes are going to be washed.
11. The book was read at last.
12. An Irish song is being sung.
Стр. 7
1. build built
2. is going to be opened
3. +
4. +
5. Have you been invited
6. +
7. They are not satisfied
8. will be closed
9. All the cars was were sold
Стр. 9
1. What is it connected with?
2. Why is your nose broken?
3. Carthage will be destroyed.
4. The prisoners were released.
Номера страниц даны от начала публикации - вы, конечно, легко можете вычитать в уме
трехзначные числа.
5. Five houses have been built this week.
6. The telephone was invented in 1876.
Стр. 13
1. He was (вариант: has been) hit over the head.
2. She is being kissed on the lips.
3. He is going to be congratulated on his anniversary.
4. She is never looked at.
5. He is never listened to.
4. They have been looked for since morning.
7. What is he fed on?
8. We are not going to be waited for.
9. Will she ever be found?
10. Has he been paid?
11. Has the money been transferred?
12. I have been shown this magazine twenty times.
Стр. 16
1. smoking
2. married
3. trying
4. eaten
5. robbed
6. singing
Стр. 19
1. This door couldn't be opened.
2. Such words shouldn't be spoken.
3. He should be punished.
4. This can't be spoken about.
5. The cat should be looked for.
6. A solution must be found.
7. How long can he be waited for?
8. This can't be laughed at.
9. This sentence can't be understood.
10. The curtains should be washed today.
Стр. 20
1. What are you interested in?
2. She has been interested in literature all her life.
3. What is this square called?
4. When he was alive, he was interested in chess.
5. I don't think he will be interested in your idea.
6. How is it done?
7. How can it be done?
8. What is bread made from?
9. What will this soup be made of?
10. What are you surprised at?
11. I am afraid he will be surprised at this.
12. He has been surprised at her manners for already two years.
Стр. 22
1. He never washes himself. He should be washed today.
2. You're going to cut yourself again, and then you'll say you were cut.
3. I feel terrible.
4. She couldn't behave herself at table. She behaved like a pig. Everybody
felt very uneasy.
5. I hope he won't be hanged.
6. Did he hang himself? - No, he shot himself. - Did he shoot himself or was
he shot?
7. Don't forget yourselves. Try to behave yourselves at the conference.
8. I'm afraid I'll be forgotten again.
9. He was washed, and felt splendid.
10. Although he calls himself Brown, he is called Smith.
11. Last week she was outsmarted, but this week she has outsmarted herself
twice.
12. They called themselves John and Mary Smith; yet it was dangerous. They
could be seized and hanged any moment.
Стр. 28
1. Where are such kettles sold?
2. What is your dog called?
3. I am afraid it will explode.
4. When are you going to shave?
5. I think you will be interested in this article.
6. I am never surprised at such things.
7. Why didn't you consult me?
8. What happened?
9. He was brought up in his aunt's family.
10. Old people's bones are / can be easily broken.
11. When he appeared, everybody was surprised.
12. When is my problem going to be discussed?
13. I have never met him.
14. You didn't agree, and he is going to complain again.
15. Stop and think, then go back and do it over again.
Стр. 33
1. When you are weary, feeling small,
When tears are in your eyes, I'll dry them all.
2. When you are down and out, when you are on the street,
When evening falls so hard, I'll comfort you.
I'll take your part, oh, when darkness comes,
And pain is all around
3. And I'll watch while you're lowered
Down to your deathbed,
And I'll stand o'er your grave
"Til I am sure that you're dead
4. Until I find a way,
I will say the only words I know that you'll understand.
5. Before this dance is through,
I think I'll love you too
6. And when that train comes, we'll get on board
Стр. 34
1. If we buy a car, will my husband let me drive?
2. When I lose my job, what will we live on?
3. Will my wife find a good job after she learns English?
4. Can I see/Will I be able to see her before she goes abroad?
5. What will we eat until I get the money?
6. Unless we go to the sea-side this summer, where will we go?
7. While my mother-in-law is ill, will I have time to redecorate the
apartment according to my own taste?
Стр. 36
I. When I am eighty years old...
3. .. . until I am paid.
3. +
4 . If he forgets...
5. ... if you do not calm down /unless you calm down / until you calm down
6. ... unless it rains.
7. +
8. I will be able to redecorate...
9. She won't be able to finish...
10. You will can watch TV...
II. +
12. Will she be happy if she marries him?
Стр. 37
1. If you let me take your heart,
I will prove to you we will never be apart if I'm part of you.
2. Though tonight she's made me sad, I still love her
If I find her
I'll be glad I still love her.
3. For if you insult me with one other word,
I'll cut off your heads in the morning.
4. Oh how long will it take
Till she sees the mistake she has made
5. I'll buy you a diamond ring, my friend
If it makes you feel all right.
6. Will you still need me, will you still feed me When I'm sixty-four?
7. And then while
I'm away I'll write home every day
8. You know if you break my heart
I'll go But I'll be back again.
9. And when you go, when you slam the door,
I think you know that you won't be away too long
10. And if you don't underestimate me.
I won't underestimate you.
Стр. 37
1. When she receives this letter, he will be far away.
2. She will cry until he buys her a furcoat.
3. I won't be able to help you unless you want it yourself/ if you don't
want it yourself.
4. They won't see the tiger unless they go to the zoo / if they don't go to
the zoo.
5. How will I recognize her if she is not shown to me / unless she is shown
to me?
6. What will happen if I push this button?
7. Will she behave herself if she is given a candy?
8. If you call your daughter "Catherine", she will always be called "Kitty".
9. Unless you take / If you don't take off your hat, I cant see the stage /
I won't be able to see the stage.
10. I'll tell you everything after I have my coffee.
11. We'll all suffocate if the window is not opened / unless the window is
opened.
12. If she puts on this hat, I won't go with her anywhere.
Стр. 41
a) If you went to a desert island and could take along only one suitcase,
what would you put there?
If I went to a desert island and could take along only one suitcase, I would
put there matches, tools, some instant coffee and a gun.
b) If you were an actor/an actress, who would you play?
If 1 were an actor. I would play Hamlet/ Huckleberry Finn/Rett Butler.
If I were an actress, I would play Cleopatra/Juliet/ Scarlett O'Hara.
c) If I you were invited to a masquerade, what costume would you wear?
If I were invited to a masquerade I would wear the costume of Little Red
Riding Hood / Big Bad Wolf. What would it look like?
It would be a little red cap. a pretty dress with a bodice, and a pair of
wooden shoes/a wolf's mask with sharp teeth and a piece of gray fur with a
tail.
Стр. 41
1. If I had a magic wand, I will would make everybody happy.
2. If I could te become invisible, I could rob a bank.
3. If I can became could become invisible, I would go abroad without tickets
or visas.
4. If I meeted met a ghost, I would ask him about his life.
5. If I met a ghost, I would be afraid.
6. If I were a man, I would haven't wouldn't have problems / would have no
problems.
7. If I were a woman, I would tee die.
Стр. 42
1. If she weren't / wasn't beautiful, I wouldn't like her.
2. If he weren't / wasn't paid well, he couldn't buy his wife expensive
clothes.
3. If she asks me to come, I'll go to her place.
4. If I weren't/wasn't so ill. I could go out.
5. If he is away tomorrow, I won't call him up.
6. If your wife weren't / wasn't so stupid, I could speak to her again.
7. If he goes to London tomorrow, he will see the Tower.
8. If you didn't look like my first wife, I wouldn't be afraid of you.
9. If my mother weren't / wasn't against our marriage, I could marry you.
10. If he didn't work badly7 if he worked better, he wouldn't be paid
little/he would be paid more.
11. If I liked her husband I would come to see them more often.
12. If he didn't come home late every day / if he came home earlier, his
wife wouldn't be so nervous.
Стр. 43
1. If you had a cat, mice wouldn't worry you.
2. If the lake were/was closer, we would bathe every day.
3. If he doesn't call today, I'll go to his place.
4. If the tiger were / was gray, it would look just like a big cat.
5. If he had a dog instead of the goldfish, he wouldn't be afraid of
thieves.
4. If she liked detective stories, she wouldn't be such a bore.
7. If we borrow from your parents, they will know we can't get by.
8. If the police catch91 him, he will spend 15 yearsin jail.
9. You can call him today if you don't forget his phone number.
10. If you knew more words, you would speak English faster (but not better).
11. If he didn't have / had no computer, he wouldn't waste so much time on
computer games.
12. If I sell my room, 1 won't be able to buy an apartment anyway.
Стр. 48
1. If he hadn't eaten so much, he wouldn't have had stomachache.
2. If he hadn't been arrested, he could have gone to Mexico.
3. If she hadn't put on a short dress, she wouldn't have attracted such
attention.
4. If she hadn't dyed her hair black, she wouldn't have been taken for an
Indian.
5. If I had been warned before, I could have already done everything.
6. If I had learned English before, I could have found a good job long ago.
7. If he had been more careful, he wouldn't have been killed.
8. If you had thought about it before, you would have understood everything
long ago.
9. If the Little Red Riding Hood hadn't spoken to the Big Bad Wolf, he
wouldn't have eaten Grandmother.
10. If Blue Beard's wife had obeyed her husband, she wouldn't have known his
awful secret.
11. If tomatoes had been known in Europe in the 18th century, the British
spy wouldn't have tried to poison George Washington with them.
12. If Cinderella hadn't lost her shoe, the Prince would never have found
her.
Стр. 48
1. Who would you have been? I Would have been a nobleman.
2. Would you have supported the king or the cardinal? I would have supported
our king, Louis XIII.
3. Would d'Artagnan have been your friend?
Of course, he would have been my friend, and so would have his friends Atos,
Portos and Aramis?
4. How long would you have lived?
I would have lived a very long and happy life, full of adventure and risk.
5. How often would you have fought duels?
I would have fought a duel every other day.
6. Would you have been married?
I would have been married to the most beautiful woman in France.
7. If you had been married, how many children would you have had?
If I had been married, I would have had twelve children, but four of them
would have died as babies.
8. Would you have been a Catholic or a Huguenot?
I would have been a Catholic. If I had been a Huguenot, I wouldn't have been
able to live too long.
Это не Тарзан. Слово "полиция" в английском языке
are, the police do, etc.
- всегда множественного числа: the police
9. How many foreign languages would you have known?
I would have known Latin and spoken very bad English.
10. Where would you have lived?
I would have lived in Paris, on Vaugirard street.
11. What could you have done that you can't do now?
I could have ridden a horse, fenced, fired a musket and drunk a lot of wine
without getting drunk.
12. What couldn't you have done that you can do now?
I couldn't have used telephone, vacuum-cleaner or computer.
Стр. 4 9
1. If he didn't speak German, he wouldn't work as an interpreter.
2. If he hadn't fallen down the stairs, he wouldn't have broken his leg.
3. If he hadn't broken his leg, he could have taken part in the rodeo.
4. If I wasn't / weren't so ill. I could go to work today.
5. If you had a car, you wouldn't be late every day.
6. If she hadn't been so stupid, she wouldn't have been deceived so often.
7. If he hadn't gone away, his wife wouldn't have cheated on him.
8. If he hadn't been left home alone, he wouldn't have set the house on
fire.
9. If Washington weren't/wasn't the capital of the USA, President wouldn't
live there.
Стр. 51
1. would
2. won't
3. doesn't
4. won't
5. weren't
6. were
Стр. 51
1. Turn the iron off before you leave.
2. If he hadn't turned the iron off, the apartment would have burned down.
3. Isn't you apartment burning while you're sitting here in the theater?
4. You could have made it yourself if you weren't so lazy.
5. If you had come to the woods with me yesterday, you wouldn't have seen
the bear anyway, because they sleep in winter.
6. If he needed a wife, he would have gotten married long ago.
7. If you had washed the dishes, we would eat the meat with forks instead of
spoons.
8. When he wants to eat something delicious, he goes to the restaurant; if
he is just hungry, he cooks some pasta.
9. If we had more time, we could wait for him.
10. Honey, if you put on this dress, we won't go anywhere: we'll stay home
until you change.
11. If he were smarter, he would work much better, and would be more
interesting to talk to; on the other hand, his life would become more
complicated, because it comes easier to fools.
If. If you had swept the floor, walked the dog, and hadn't forgotten to cook
something, our guests wouldn't have been so upset and would have stayed
longer.
Стр. 55
1. Why do you think he doesn't work?
2. Who do you think she saw yesterday?
3. When do you think it happened?
4. What kinds of vegetables do you think they are?
5. What color do you think this hat is?
6. How many apartments do you think he has?
7. How much money do you think he had?
8. How long do you think the lecture will last?
Стр. 55
1. Why doesn't he work?
2. Who(m) did she see yesterday?
3. When did it happen?
4. What kinds of vegetables are they?
5. What color is this hat?
6. How many apartments does he have?
7. How much money did he have?
8. How long will the lecture last?
Стр. 55
1. Why do you think pigs don't fly?
2. When do you think pigs will fly?
3. Do you think pigs ever flew?
4. What do you think I am going to do?
5. What do you think I am doing?
6. What do you think I have done?
7. What do you think she is laughing at?
8. Who do you think your son looks like?
9. What do you think he paid such money for?
10. Who do you think will buy this junk?
11. Why do you think the car crashed?
12. Who do you think this man reminds me of?
Стр. 56
1. Do you think we are going to be paid?
2. Why do you think we won't be paid?
3. Do you think they have already been paid?
4. Do you think he will buy some beer?
5. Why do you think he was robbed?
6. What do you think he said that for?
7. Do you think these boots can be worn?
8. Who do you think she waited for?
9. How many times do you think she has been married?
10. Do you think she can be taught to play the guitar?
11. What do you think such a big dog should be fed on?
12. How long do you think the roses will last?
Стр. 5 6
1. Are we going to be paid?
2. Why won't we be paid?
3. Have they already been paid?
4. Will he buy some beer?
5. Why was he robbed?
6. What did he say that for?
7. Can these boots be worn?
8. Who did she wait for?
9. How many times has she been married?
10. Can she be taught to play the guitar?
11. What should such a big dog be fed on?
12. How long will the roses last?
Стр. 57
1. aren't you
2. didn't he
3. can't you
4. have you
5. will she
6. don't you
7. didn't they
8. weren't they
9. didn't they
10. wasn't it
11. aren't they
12. won't they
Стр. 60
1. has he
2. could he
3. is there
4. will you
5. don't you
6. shall we
7. weren't there
8. will you
9. will you
10. do they
11. shall we
12. does she
Стр. 61
1. haven't they
2. won't you
3. will she
4. hasn't it
5. isn't she
6. are you
7. hasn't he
8. isn't it
9. would you
10. isn't he
11. hasn't she
12. is she
Стр. 61 (возможны варианты - см. комментарии).
1. weren't you
2. aren't you
3. haven't you
4. won't you
5. aren't you
6. are you
7. aren't you
8. haven't you
9. have you
10. aren't you
11. aren't you
12. are you?
Стр. 67
1. Why didn't anybody tell you?
How did anyone control you?92
2. Why do I feel blue?
3. What are you missing?
4. What was it?
5. How are you?
6. How are we going to do what is best?
7. Why do you say good-bye?
8. What are you saying?
9. What did the smile on my/your face mean?
10. What do I see when I look in your eyes?
11. What is a woman like you doing with me?
12. What do they do in there?
13. What does he want to do?
14. How many holes does it take to fill the Albert Hall?
15. How do you manage to make ends meet.
16. How were you diverted? How were you inverted?
Стр. 69
1. I wonder what we have found.
2. I wonder what you have done.
3. I wonder what you brought me.
4. I wonder what I am supposed to do.
5. I wonder what you are going to play.
6. I wonder what I have done.
7. I wonder where you went. I wonder what I knew.
8. I wonder if it is just a waste of time.
9. I wonder what you see when you turn out the light.
10. I wonder how it feels to be one of the beautih people.
11. I wonder how I can even try to go on.
12. I wonder if this is love that I'm feeling.
13. I wonder how long they will kill our prophets.
14. I wonder if you want to make a little easy money tonight.
15. I wonder why you don't come to your senses?
16. I wonder if your feet do not get cold in the wintertime?
17. I wonder if you can tell a green field from a cold steel rail, a smile
from a veil. I wonder if you think you can tell.
18. I wonder whether it was love or (whether it was) the idea of being in
love? 19. I wonder if there is anybody in there?
Если вам не удалось правильно Заменить nobody и someone, не огорчайтесь. Об этих словах все
подробно написано в пятой главе. Главное сейчас - разобраться с порядком слов в косвенном и
банальном вопросах.
20. I wonder if you think she is good enough for me.
Стр. 70
1. I wonder if you understood what I said.
2. I wonder whether you are going to stay or (whether) you are coming with
us.
3. I wonder what you think you are doing.
4. I wonder who the man you were with was.
5. I wonder what time it is.
6. I wonder whether you failed or succeeded.
7. I wonder whether she will be glad or not / I wonder whether or not she-
will be glad.
8. I wonder whether your wife has been wearing the same dress all this week
or (whether) I am mistaken.
9. I wonder how you could do this to me.
10. I wonder what would happen if you met a tiger.
11. I wonder if he caught anything.
12. I wonder what they taught you.
13. I wonder where it's at.
14. I wonder who you are talking to.
15. I wonder whether they were invited or not /1 wonder whether or not they
we re i n vi ted.
Стр. 72
1. ... I was sure animals could speak.
2. ... I thought dolls walked at night.
3. ... I thought people all over the world spoke Russian.
4. ... I thought all black people wanted to live in the Soviet Union.
5. ... I thought clouds were made of cotton.
6. ... I was sure my dog understood all I said.
7. ... I thought my parents knew everything.
8. ... I thought my brother was the strongest.
9. ... I thought gypsies stole kids.
Стр. 72
1. ... I hoped my kitten would turn into a tiger.
2. ... I dreamed I would become an actress.
3. ... I thought I would marry Cathy.
4. ... I didn't know I would have four children.
5. ... I didn't know my wife would be red-haired.
6. ... I thought I would drive a Tire engine.
Стр. 73
1. He met the old woman who had always given him candy.
2. He saw the woman he had loved, but did not recognize her, because she had
changed.
3. He met the man who had taught him to drink whiskey.
4. He talked to an elderly woman who had been such a nice girl.
5. He went to the movie theater where he had kissed for the first time.
6. He saw a hobo and recognized the bully who had always taken his pocket
money away.
7. He went to the cemetery he had walked at night on a dare.
8. He saw the tree he had climbed more than once
9. He decided to support the hospital where his mother had been treated
Стр. 74
1. Не knew his school had burnt down and the schoolkids went to the big red
building, near which a library would be built soon.
2. He was asked for a match and remembered that he had given up smoking and
didn't have any matches.
3. He knew that Old Joe didn't work at the gas station anymore, as he had
died of a heart attack.
4. He saw a well-tended garden where the damp had been, and realized that
much had changed for the better.
5. He went to see the Haunted House he had been so afraid of, and realized
that the House would never again impress him that much.
6. All of a sudden he felt he didn't belong there any more, and it was time
to leave.
Стр.
74
As I
was walking down the street. I realized...
1. .
.. that
I had forgotten to turn the iron off.
2. .
.. that
I had no pants on.
3. .
.. that
everybody was looking at me.
4 . .
.. that
I hadn't locked the door.
5. .
.. that
I was late.
6. .
.. that
I wouldn't find my way back.
7. .
.. that
I wouldn't get to the place before midnight.
8. .
.. that
it was raining and I had no umbrella.
9. .
.. that
I didn't know where to go.
Стр. 75
1. had
2. would
3. had
4. had
5. would: would
6. would
Стр. 75
a) He was blind...
1. ... and he didn't know what color grass was.
2. ... and he didn't know what his wife looked like.
3. ... and he couldn't understand why people went to museums.
4. ... and he didn't know when it was dark or when it was light.
5. ... and he couldn't understand why he was told that a green tie didn't go
with a blue suit.
6. ... and he didn't know if his children looked like him.
b) I didn't understand...
1. ... why she couldn't be told about it.
2. ... whether he would write this letter or not.
3. ... who had done it.
4. ... who had told you about it.
5. ... why you hadn't cooked the soup.
6. ... what it would depend on.
Стр. 79
1. He asked me / told me to do him a favor and asked me if I wouldn't stay
and keep Anna Lee company.
2. I told him to wait a minute and said he knew I was a peaceful man. He
said that was okay and asked me if I would not feed his dog when I could / and
asked me to feed his dog when I could.
3. He told me to kill it before it grew.
4. And the pimps swung their axes and said he was a cheater / and said
Johnny was a cheater / and told Johnny he was a cheater Well, the pimps swung
their axes and said he was a liar/ and said Johnny was a liar/and told Johnny
he was a liar.
5. .. . I told him to take a good look around. I said it was his hometown.
6. I asked the captain to bring me my wine. He said they hadn't had that
spirit there since nineteen sixty-nine.
7. She said we /they were all prisoners there, of our /their own device.
8. The night man told me to relax and said they were programmed to receive.
He said I could check out any time, but I could never leave.
9. And the first one said to the second one there he hoped he was having
fun.
10. She said it wasn't her habit to intrude. She said she hoped her meaning
wouldn't be lost or misconstrued
11. The man with the gun told him to listen and said there was room for him
inside.
12. The soldier said to the queen he was not fighting for her anymore.
Стр. 79
1. When she told me not to waste my words and she said that they were lies.
I cried she was deaf.
2. Then she told me / asked me not to get cute.
3. Grandma told me to go and follow my heart, and she said I would be fine
at the end of the line. She said all that was gold wasn't meant to shine and
asked me and my own true love never to part.
Стр. 80
1. She said to me the problem was all inside my head and the answer was easy
if I took it logically. She said she was there to help me if I was struggling
to be free.
2. Judas told him to choose which of those bills he wanted before they all
disappeared.
3. He gave me his card and he told me to call him if they died.
4. He said there was a body he was trying to find. He said it would bring a
good price if they carried it out.
5. Last night the wife said when he was dead he wouldn't take nothing with
him but his soul.
6. He said that Rocky (He told Rocky that he) had met his match, but Rocky
said it was only a scratch and he would be better as soon as he was able.
Стр. 81
1. I said I was going to look after her children.
2. She said she wasn't going to pay because she didn't want to.
3. He said he wasn't going to do anything because he didn't know who needed
it.
4. He said he wasn't sure nobody was home, and he was going to knock
harder.
5. I said she hadn't understood anything and I wasn't going to explain for
the tenth time.
6. She asked me why I hadn't brought the potatoes and I said I was going to
buy them tomorrow.
Стр. 82
1. Yes, I am. No, I am not.
2. Yes, I have. No, I haven't.
3. Yes, I do. No, I don't.
4. Yes, there is. No, there isn't.
5. Yes, she does. No, she doesn't.
6. Yes, he has. No, he hasn't.
Стр. 83
1. Yes, I am (Yes, I was).No, I am not (No, I wasn't).
2. Yes. I did. No, I didn't.
3. Yes, I have. No, I haven't.
4. Yes, I do. No, I don't.
5. Yes, I have. No, I haven't.
6. Yes, I have. No, I haven't.
7. Yes, I did. No. I didn't.
8. Yes, I will. No, I won't.
9. Yes,! am (Yes, I was). No. I am not (No, I wasn't).
Стр. 86
1. He asked her if she remembered him. She said she didn't.
2. He asked her if she hadforgotten her first husband. She said she had.
3. She asked him if he would love her when she was old. He said he would.
4. She asked him if he was going to walk the dog. He said he was.
5. She asked him if his second wife was as ugly as the first. He said she
wasn't.
6. He asked her if she had met him recently. She said she hadn't.
Стр. 86
1. The judge asked Joey what time it was. Joey said it was five to ten. The
judge said it was exactly what he got.
2. The cabaret was empty, a sign said it was closed for repair.
3. He cocked his rifle and began to shout that I was that traveling
salesman that he had heard about. I said I wasn't.
4. Frankie Lee said he didn't call it anything. Judas Priest said it was
all right, and said he would see him (Frankie Lee) after a while.
5. I asked him if he could tell me where a man might find a bed. He just
grinned and shook my hand and all he said was he couldn't / and said he
couldn't.
6. She asked me if I understood what she had said. I said I didn't.
Стр. 88
1. I said I had good news. I said I was going to get married.
2. I asked her if we knew him.
3. I said you didn't, because we had only met93 yesterday / the day before.
4. I said she was crazy. I said she couldn't marry him.
5. I said he was very nice, he danced very well and drove a Mercedes.
6. I said I wondered what he lived on. I asked her how old he was and who
his parents were.
Или просто: we only met.
7. I said I didn't know. I said I thought he was rich. I said I believed he
was no younger that thirty.
8. I asked her if he had already been married.
9. I asked Grandma not to ask me such things. I asked her how I could know
that. I said all I knew was I loved him.
10. I told her to stop talking nonsense. I asked her whether he worked or
whether he just spent his parents' money.
11. I said I couldn't understand what they were talking about. I asked them
if all of them were crazy. I said she couldn't marry anybody because she was
only fifteen:
12. I asked my daughter what she meant. I said I had married her father when
I had been sixteen94, and I said we had been living happy for forty years. I
said my granddaughter said she loved him and he had money. I said I thought
they would be happy if they got married.
Стр. 89
1. Little Red Riding Hood met Big Bad Wolf and remembered that her mother
had told her not to talk with anybody in the forest. But she thought that,
since Wolf spoke so politely, he wasn't dangerous.
2. At home Cinderella realized she had lost her shoe.
3. The Prince said he was going to look for the beautiful girl he had danced
and fallen in love with, and he would find her.
4. Nobody knew the Princess hadn't died, but she would sleep before a Prince
kissed her.
5. Blue Beard understood that his wife had been to the forbidden room, and
decided to kill her, because she knew he had killed all his wives.
6. Mowgly couldn't speak English because he had been brought up by wolves.
Стр. 98
1. "Why aren't you writing?" - "I have no pen." - "There is a lot of pens on
the table!"
2. At the end of the street there is a large gray building. My apartment is
on the last floor.
3. "Do you have her phone number?" - "No, 1 don't. She has no phone at all."
- "Is there hot water in her apartment?" - "No, there isn't. There is no
electricity, either." - "That's why she is never home."
4. "Do you have a cat?" -"No, we don't. There's a lot of cats in the yard.
Why?" - "There are mice in the hallway."
5. I know there must be a solution. There are no situations with no way out.
This week there have been all kinds of problems, but every one had a
solution."
6. There were many people on the street. All the men were in black. There
were only two or three women. One of them had a large green umbrella.
7. It had been snowing since morning, and now the snow was everywhere: on
the trees, benches, ground and cars.
8. There is such a notion as "probability". The probability of meeting her
on the street was close to zero.
9. "There are too many cops in your city." - "So what?" - " There were only
two cops in my town. And they were both old and lazy." - "But there were no
criminals, either." - "No, there weren't. I was the only one."
10. There are polite people and boors. Unfortunately, there were only boors
there.
Или: I married... when I was.
11. Will there be hope? (Yes, there will. No, there won't.) Is there
justice?(Yes, there is. No, there isn't.) If there is, will the honest be
awarded, and the evil punished? (Yes, they will. No, they won't.)
12. If you had children, you would be more responsible. When there are kids
in a family, the husband tries to earn more. And when the kids are in school,
the wife has time to do the house.
Стр. 103
1. +
2. I would like to have any some coffee, please.
3. If you can't manage by yourself, ask every any member of the staff to
help you.
4. I didn't write any letters because I didn't find seme any pen.
5. I am afraid we don't have no any salt left.
6. I would be glad if you came to see me once or twice this week, every any
day you like.
7. +
8. +
9. If they hadn't found the solution, they would have been any no wef money.
Стр. 106
1. I don't know anybody here.
2. I have never seen anything like that.
3. She couldn't find her red hat anywhere, so she went to the party without
any hat at all.
4. If you walk along the river, you won't meet anybody, and nobody will see
you.
5. Someone told him she had been seen somewhere in New York.
6. Why didn't you warn anybody?
7. If you hadn't stolen anything, nobody would have arrested you.
8. Did you talk to anybody about it?
9. Does anybody have a car?
10. If anybody knows the truth, he/they/he or she must keep silence.
11. Somebody must pay to everyone.
12. I know everything but will never tell you anything.
Стр. 107
1. She never said anything...
2. Don't ask me anything about anything...
3. .. . I know nobody can do me any harm.
4. .. . Never seeing anyone...
5. .. .1 don't see anyone around
Стр. 112
1. You can come to see me at any hour, but don't bring any fruit.
2. Don't we have any hope at all?
3. I could say something, but I don't want to tell any of you about it.
4. I don't regret anything, and I will never ask you for any help.
5. He never complains about anything, but everybody knows he doesn't get any
reward.
6. Something was wrong with the faucet, but, as she didn't know anything
about plumbing, she couldn't do anything.
7. If anybody knocks on the door, no one will hear it.
8. I didn't read any of these books because nobody advised me to.
9. Take any coin in either hand/either of your hands and don't show it to
anyone, and he will try to guess.
10. No cat will agree to eat anything like that.
11. If anybody asks you any questions, say something, but don't tell them
any important things / anything important.
12. He did it without any help, because nobody had offered him any.
Стр. 114
1. little
2. a few
3. a little
4 . Few
5. Little
6. a little
7. a few
8. few
Стр. 115
a)
1. much
2. many
3. many
4. much; much
5. many
6. many
b)
1. a little
2. a little
3. a few
4. a few
5. a little
6. a little; a little
Стр. 115
1. He knew too much.
2. He had a few wives and a great number of kids.
3. How much money does he have?
4. How many furcoats does she have?
5. There are too many people there.
6. I would drink some whiskey.
7. I don't want to know how many lovers she has.
8. if you have little salt, I can lend you a little/some.
9. If you have few matches, I can lend you a few.
10. The number of the sold socks doesn't agree with the amount of money in
the cash register.
11. He works very little.
12. Many talk, but few work.
Стр. 117
1. I don't need your advice.
2. He has little hair left, he's nearly bald.
3. To my mind you have little furniture.
4. He gave me much advice.
5. No news is good news.
6. I want to tell you some news.
7. The amount of work to do is too large.
8. She found two long blond hairs on his coat.
9. If I hadn't stopped him, he would have told me ten pieces of news, not
three.
10. Have you already been told the news?
11. How much furniture / how many articles of furniture is there in your
lounge?
12. It isn't information.
Стр. 118
1. paper
2. papers
3. chicken
4. a chicken
5. much time
6. many times
7. little life
8. few lives
9. amount of light
10. number of lights
традиционное предновогоднее послание
читателям журнала от его редакции
Сердечно поздравляем читателей журнала с Наступающим Новым 2009 Годом. А
также не совсем читателей и совсем не читателей. Не совсем журнала и совсем
не журнала. И всех их родственников, друзей и знакомых. Не только в России и
только в России. Да и вообще все человечество. Дотянули все-таки.
Желаем в новом году наводнений, войн, пожаров, кризисов, плохих
правительств, олигархов, скверных дорог, болезней, сварливых жен, бандитов на
улице, тараканов на кухне, мышей под полом, мозолей в ботинках и прочих
неприятностей - не иметь!
На этом официальную часть позвольте считать законченной. Переходим к
раздаче подарков.
Многие читатели просят открыть тайну насчет источника журнал, точнее,
откуда его можно скачать. Раз просят - открываем. Источник глубоко
законспирирован , но дыра в системе безопасности существует. Хакеры ее нашли.
Поступаем следующим образом. Заходим на сайт http: // www.google. com.
Веб Картинки Карты Новости Группы Gmail ещё
Моя страница iGoogle | Войти
Gousle"
£j на русском
Поиск в Google Мне повезёт!
& Поиск в Интернете <~ Поиск страниц на русском
Расширенный поиск
Настройки
Языковые инструменты
Рекламные программы - Всё о Google - Перейти в Google Сдпд<1д
©2008 - Конфиденциальность
Соблюдаем то, о нем напоминают внизу скриншота, там где копирайт 2008
Нажимаем Расширенный поиск.
Google
Найти ре*ультаты
Расширенный поиск
со всеми словами |
с точной фраюй |
с любым .'3 сл:в |
бе» сгов I
Как /екать Вс= о bioqle
Рииск ы Google
Я|ык
ГЫазь вать страницы на
| il»jlju4 чj-l-'H
л]
Регион
l'unalb . Капицы, LauiuJ иж=нны= в
| побега ре-ио-е
Формат файла
|тйгью " | MUKdJbtalb Iti.:') ыа!ы с файлзгл) : i^upudlt
| л о Бои ср:рыат
Дата
Показать вер гтра~ицн пр:смотрен-ые впервые
| В ЛОГОС О.'ОМЯ ~ |
Упоминание
По'С гоь опть результаты, юдержзщие jth ело: а
| гле vrодно - п СТ.СПН1 'up
Домен
| Тогььо I с сайта или домена
'a--vp --г,- ■
Права
использования
Полазь озтъ результаты, ''отосыс | н= фильтруется -о лицензии
SafeSearch
к lu-iaab baib все <~ Т'илыр_вагь и имищ-ю Ев--ип^с-ип
1 IIUHC -l i
А дальше
сам трюк. Вводим в поля кодовые слова
, как показано на
скриншоте
со всеми словами (журнал
с точной фразой (Домашняя
лаборатория
с любым из слов
без слов
Клика ем Поиск в Google и получаем нужный нам линк. И даже не один. А
несколько. Точнее 44501.
О журнал "Домашняя лаборатория" - Поиск в Google - Mozilla Firefox
файл Правка Вид Журнал Закладки Инструменты Справка
I _ ..- - и у http://VA^>.'.google.com/search?as_q=%DO%B6%D1%5 • ^
Веб Картинки Карты Нов ости Группы Gn .ail еще ▼
журнал "Ди' 1а.ц_няя лаиоратиргя"
^ Поиск б Интернете г Поиск страниц нз русском
Поиск
Расширенный nonet
Настройки
Веб
Результаты 1 -10 из примерно 4 450 для журнал "Домашняя лаб
Журнал Домашняя лаборатория" С4-2007 - Шгв док - KoNaMe
Журнал "Домашняя лаборатория" li~-.'lin,; ... Домашняя лаборатория это
некоммерческий интернет-журнал , составляемый группой энтузиастов ....
Ген jh Где с капать журнал Домашняя лаборатория'
Где скэчатъ журнал "Домашняя лаборатория"? Генон - удобный поиск ответов на
вопросы.
л- ••• ' i н. .-и . -л - ;i. in■ •'•) '. Pi- о 'll: 11 -: / :'!•'•• ili : =.
Интернет-журнал Домашняя лаборатория - PuVidej
i.. ■ ii'.' .'
"Домашняя лаборатория', по утверждении! редакции - интернет-журнал ко.Л'О.зникое
инженегров и разнорабочие науки и представляет из себя сбооник статей ...
' I И ■• I ■■ ч/ ' It.' I ll .I '-,'1 / Г ' ".' II ' ■■ . :■ - i I
Удачи Вам в Новом году!
Сообщите этот код по адресу domlab@inbox.com, до выхода следующего номера, и мы вас
Запишем в библиотеку журнала http://homelab.atspace.com/library.html . Если хотите, конечно.