Text
                    

ПРИРОДА ПОПУЛЯРНЫЙ-ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЙ Ж*У*Р*Н*А*Л ИЗДАВАЕМЫЙ АКАДЕМИЕЙ НАуК СССР № 1—2 ГОД ИЗДАНИЯ ТРИДЦАТЬ ПЕРВЫЙ 1942 СОДЕРЖАНИЕ CONTENTS Стр. К передовым людям всех стран мира.............................3 О сталинских премиях за выдаю- щиеся работы в области науки и изобретений, искусства и литера- туры за 1941 г...................5 Акад. Л. А. Орбели. Учение Пав- лова и война..........•..........7 Проф. В. В. Белоусов. Роль вре- мени в геологических процессах. . 19 Проф. Е. М. Крепе. Инертные газы и их применение в водолазном Page То the Progressively Minded Pe- ople Throughout the World . . . . 3 On the Staline Prize for the Most Eminent achievements in Science and Engineering, Art and Literature for 1941............................ 5 L. A. Orbeli, Memb. Acad. Sci. The Doctrine of Pavlov and the War. 7 Prof. W. W. Belousov. Time Fac- деле..........................33 Г. Б. Бокий. Распределение эле- ментов по подгруппам периодиче- ской системы на основе кристалло- химических представлений .... 38 Проф. В. И. Баранов. Развитие растительных ландшафтов в СССР в третичное время.............47 Проф. А. Ф. Никитин. Научные основы питания в Арктике ... 70 tor in Geological Processes .... 19 Prof. E. M. Kreps. Rare Gases and Their Use in Diver Equipment . 33 Q. B. Bokij. Classification of Ele- ments into Subgroups of the Perio- dical System on the Basis of Crys- tallochemical Concepts..............38 Prof. V. /. Baranov. Develop- ment of Vegetable Landscapes in USSR During the Tertiary............47 Prof. A. F. Nikitin. Food Diets in the Arctics Placed on a Scientific Basis . 70 Природные ресурсы СССР Проф. Л. М. Миропольский. Недра Татарской АССР и проблема ис- пользования полезных ископаемых 81 Natural Resources of the USSR Prof. L. M. Miropolsky. Mineral Wealth of Tataria and the Problem of its Utilization..................81
Новости науки Ф и зи к а. О фокусирующих монохро- маторах для рентгеновских лучей ... .93 Физиология. О дыхательной функ- ции крови насекомых............... . 95 Ботаника. К биологии сосны в степных районах.—Массовое появление ши- шек на стволе сосны .................99 Жизнь институтов и лабораторий Акад. Л. И. Прасолов. Почвенный инсти- тут Академии Наук СССР в 1941 г. . . . 102 Б. В. Щербаков. Обследование зарослей дикорастущего шиповника на территории Татарской и Чувашской АССР, пред- принятое Московским ботаническим садом АН СССР...............................103 Varia...............106 Science News Physics. On Focussing Monochroma- tors for X-Rays..........................93 Physiology. On the Respiratory Fu- nction of Blood in Insects.............. 95 Botany. On the Biology of the Pine in Steppe-regions. — Mass Appearance of Cones on the Stem of Pine......................99 Life of Institutes and Laboratories L. I. Prasolov, Memb. Acad. Scl. Soil Institute of the Academy of Sciences of the USSR During 1941........................102 В. V. Scerbakov. Investigation of the Wild-Growth of Roses on the Territory of the Tatar and Chuvash ASSR Undertaken by the Moscow Botanical Garden of the Aca- demy of Sciences of ihe USSR............103 Varia................106 ------О------ Председатель редакционной коллегии академик С. И. Вавилов.. Ответственный редактор проф. В. П. Савич. Члены редакционной коллегии: • Акад. С. Н. Бернштейн (отд. математики), акад. А. А. Борисяк (отд. палеонтологии), акад. С. И. Вавилов (отд. физики и астроном 'и). акад. С. А. Зернов (отл. зоологии), чл. корр. АН СССР Б. Л. Исаченко (отд. микро- биологии), акад. Б. А. Келлер, акад. В. Л. Комаров, проф. В. П. Савич (отд, (ботаник»), акад. Т. Д. Лысенко, П. Н. Яковлев (отд генетики и растениеводства), проф. А. А. Максимов (отд. философии, естествознания), акад- D. А. Обручев, проф. С. В. Обручев (отд. геологии), акад. Л. А. Орбели (отд. физиологии) акад, Е. Н. Павлов- ский (отд. паразитологи ), акад. А. Д. Сперанский (отд. медицины), акад. А. Е. Ферсман (отд. природных ре- сурсов СССР), акад. И. И. Шмальгаузен (отд. общей биологии), проф. М. С. Эйгенсон (отд. астрономии). Ответственный секретарь редакции канд. б. и* В. С. Лехнович.
К ПЕРЕДОВЫМ ЛЮДЯМ ВСЕХ СТРАН МИРА Ученые Советской страны обращаются к передовым людям во всех странах мира со жгучим протестом против дикого вандализма гитлеровских орд. Разбойничьи полчища немцев уже давно заставили содрогнуться мир перед насилием, которое они учинили в оккупированных странах Европы. Но все это бледнеет перед чудовищными злодеяниями германских варваров в войне против СССР. С хладнокровием и цинизмом профессиональных бандитов немцы, не щадя стариков и детей, убивают и грабят мирных жителей, под- вергают изощренным пыткам пленных красноармейцев, насилуют женщин. Немецкая армия покрыла себя несмываемым позором. Все понятия о воин- ской чести она цинично растоптала в прах. Преступный и обдуманный вандализм немецко-фашистских орд с пре- дельной ясностью проявляется в кощунственном надругательстве над святы- нями русской культуры. Исторические памятники, известные всему миру и дорогие сердцу каждого советского гражданина, с садистской жестокостью подвергаются уничтожению. В селе Михайловском фашистские мерзавцы Разрушили ценнейшие памятники, связанные с именем гениального русского поэта Пушкина. Они надругались над памятником Мицкевича во Львове и над памятником Шевченко в Каневе. С ужасающей наготой злодеяния фа- шистских варваров обнаружились в городах и селениях, ранее захваченных немцами и ныне освобожденных доблестной Красной Армией. В г. Клин с бессмысленным озверением разграблен и разрушен дом-музей Чайковского, где композитор создавал оперы и симфонии, которые ценит и любит весь мир. В Ясной Поляне памятные места, связанные с жизнью и творчеством гордости русской и мировой литературы Льва Николаевича Толстого, осквернены и разгромлены. Советские ученые разделяют со всем народом боль, негодование и справедливое чувство неукротимой мести, вызванное вестью об этих отвратительных злодеяниях немецких фашистов. Эти злодея- ния не случайны. В них претворена вся программа фашистского человеко- ненавистничества, в них видна вся мера невежества, подлости и одичания, какие годами воспитывал в немецком обывателе обер-бандит Гитлер. Это его маниакальный бред о физическом истреблении целых народов с их ты- сячелетней культурой толкал фашистских гангстеров на бессмысленное раз- рушение памятников национальной культуры. Фашистскими негодяями’в их омерзительных бесчинствах в Клину и Ясной Поляне руководила тупая и злобная ненависть гитлеризма к культуре и искусству, ненависть к идеям гуманизма, свободы и братства народов, идеям, воплощенным в творчестве Чайковского и Толстого. Разумеется, не прусским фельдфебелям уничтожить великую культуру русского народа, культуру, давшую миру Пушкина и Лобачевского, Глинку и Чайковского, Толстого и Горького. Советская страна в союзе с великими демократиями мира выжжет огнем и железом фашистскую чуму и обеспечит культурный прогресс человечества. Но мы, ученые Советской страны, еще и еще раз обращаем внимание мирового общественного мнения на то, какую смертельную угрозу всем культурным завоеваниям народов несет с собой гитлеризм. Фашизм и культура, фашизм и наука, фашизм и творческий со- зидающий труд — несовместимы. На полях Советской страны сейчас развер- тывается историческая битва между силами свободы, культуры, разума и
4 1942 прогресса и самыми реакционными, зверскими и деспотическими силами, каких когда-либо знала мировая история. От исхода этой битвы зависят судьбы мира, судьбы цивилизации, судьбы величайших культурных ценно- стей, завоеванных человечеством в трудной борьбе на протяжении тысяче- летий. Кровавые и позорные деяния фашистских полчищ с непреложностью доказывают, в какую мрачную бездну дикости и озверения хочет бросить на- роды мира преступный безумец Гитлер. С чувством глубокого негодования протестуя против вандализма не- мецко-фашистских людоедов, ученые Советской страны призывают всех че- стных людей во всем мире удвоить свои усилия, теснее сплотиться вокруг СССР, Великобритании и Соединенных Штатов Америки для того, чтобы добиться окончательной победы над нацистской Германией. Академики: В. Л. Комаров, О. Ю. Шмидт, Е. А. Чудаков, А. Н. Колмо- горов, А. Н. Бах, П. И. Степанов, Л. А. Орбели, В. П. Никитин, А. М. Деборин, Е. С. Варга, И. И. Мещанинов, А. А. Богомолец, А. Я- Вышинский, Т. Д. Лысенко, В. Н. Образцов, А. Е. Ферсман, М. Б. Митин, А. И. Абрикосов, А. А. Байков, И. П. Бардин, В^ И. Вер- надский, И. М. Виноградов, Б. Г. Галеркин, Б. Д. Греков, Н. С. Дер- жавин, Н. Д. Зелинский, А. Ф. Иоффе, П. Л. Капица, М. В. Кирпиче в, В. А. Кистяковский, Н. Е. Кочин, Г. М. Кржижановский, А. Н. Кры- лов, В. Ф. Миткевич, Н. И. Мусхелишвили, С. С. Наметкин, С. П. Об- норский, В. А. Обручев, И. А. Орбели, М. А. Павлов, Н. Д. Папалекси, Д. М. Петрушевский, В. Л. Поздюнин, М. М. Покровский, А. Е. Порай- Кошиц, Л. И. Прасолов, Д. Н. Прянишников, Ф. А. Ротштейн, Н. Н. Се- менов, К. И. Скрябин, С. Л. Соболев, А. Д. Сперанский, Е. В. Тарле, А. М. Терпигорев, А. Н. Толстой, И. А. Трахтенберг, А. Е. Фавор- ский, А. Н. Фрумкин, В. Г. Xлопин, Н. В. Цицин, С. А. Чаплыгин, Н. П. Чижевский, К. И. Шенфер, П. П. Ширшов, М. А. Шолохов, Л. С. Штерн, Е. М. Ярославский.
О СТАЛИНСКИХ ПРЕМИЯХ ЗА ВЫДАЮЩИЕСЯ РАБОТЫ В ОБЛАСТИ НАУКИ И ИЗОБРЕТЕНИЙ, ИСКУССТВА И ЛИТЕРАТУРЫ ЗА 1941 г. Совет Народных Комиссаров Союза ССР постановил: 1. Во изменение постановления СНК СССР от 20 декабря 1939 года установить для 1941 года следующее количество Сталинских премий: а) За выдающиеся работы в области науки по две премии первой степени в размере 200 тысяч рублей и по две премии второй степени в размере 100 тысяч рублей по каждой из следующих отраслей наук: 1. Физико-математических наук, 2. Технических наук, 3. Химических наук, 4. Геолого-географических наук, 5. Биологических наук, 6. Сельскохозяйственных наук, 7. Медицинских наук, 8. Экономических наук (включая статистику), 9. Военных наук, 10. Историко-филологических наук, 11. Философских наук, 12. Юридических наук. б) За выдающиеся работы в области искусства по две премии первой степени в размере 100 тысяч рублей и по две премии второй степени' в размере 50 тысяч рублей по каждому из следующих видов искусства: 1. Музыке, 2. Живописи, 3. Скульптуре, 4. Архитектуре, 5. Театрально-драматическому искусству, 6. Оперному искусству, 7. Балетному искусству, 8. Художественной кинематографии, 9. Хроникально-документальной кинематографии. в) За выдающиеся произведения в области литературы по две премии первой степени в размере 100 тысяч рублей и по две премии второй степени в размере 50 тысяч рублей по каждому из следующих видоа литературы: 1. Поэзии, 2, Прозе,
6 Природа 1942 3. Драматургии, 4. Литературной критике. г) За выдающиеся изобретения (в том числе военные): десять премий первой степени в размере 100 тысяч рублей каждая» двадцать премий второй степени в размере 50 тысяч рублей каждая, тридцать премий третьей степени в размере 25 тысяч рублей каждая. 2. При обсуждении Сталинских премий за 1941 год давать преимущество работам и изобретениям, связанным с делом обороны страны.
УЧЕНИЕ И. П. ПАВЛОВА И ВОЙНА Акад. Л. А. ОРБЕЛИ С того момента, как началась оте- чественная война, у нас в Союзе не оказалось ни одного советского граж- данина, который не стал бы думать о том, как свою деятельность, свои силы направить на то, чтобы обеспе- чить наш успех в этой войне. Для всякого здравомыслящего человека, для всякого честного гражданина своей родины ясно, что не может быть никакого расхождения во мне- ниях, никакого расхождения во взгля- дах, что на нашей стране лежит очень большая и ответственная зада- ча— не только сохранить себя, не только сохранить свободу народов Советского Союза, но и обеспечить свободу народов всего мира. Эта война, которую мы привыкли назы- вать отечественной войной, вместе с тем является войной освободительной. Она несет уничтожение гитлеризма, уничтожение тех диких форм прав- ления, диких форм обращения с чело- вечеством, которые создал фашизм почти во всей Западной Европе, того дикого режима, который фашисты стремятся водворить во всем мире, в частности, в нашей стране. Само собой понятно, что каждый честный советский гражданин должен все си- лы напречь для того, чтобы не до- пустить господства этого фашистско- го режима. Мы сами сейчас являемся свидетелями тех злодеяний, которые совершаются на нашей территории, на захваченной неприятелем части нашего Союза, над нашими товарища- ми, нашими согражданами, нашими родными и близкими. Встает вопрос о том, каким должно быть поведение ученых, научных ра- ботников во время войны. Тут мнения могут расходиться. Могут быть край- ние мнения. Одно крайнее мнение заключалось бы в том, что все пого- ловно должны бросить научную ра- боту как мирное занятие, „занятие самоублажения", занятие удовлетво- рения своих личных научных вкусов и интересов, взять винтовки и итти драться на ряду с остальными бойца- ми. Это одна крайность. Другая крайность могла бы заключаться в том, что мы, ученые, мы—люди не- заменимые, мы—люди такие, которых должны все оберегать, должны ограж- дать от всяких опасностей, и поэтому нам надлежит сидеть в своих кабине- тах, в своих лабораториях, занимать- ся своей наукой и нам никакого дела до войны нет: пусть другие воюют и ограждают безопасность страны. Эти обе крайности, как и всякая крайность, не могут вызвать сочувст- вия ни у кого. Первая крайность абсурдна тем, что представляет себе науку как нечто совершенно произ- вольное, субъективное, имеющее интерес только для тех людей, кото- рые занимаются этой наукой, как нечто, не имеющее никакого государ- ственного значения, как нечто, что может быть брошено в любой момент как ненужное, потому что нужно защищать родину с оружием в руках. Между тем, мы знаем, что совре- менная война есть война, основанная на научных принципах. Не может быть сейчас войны без помощи, поддержки и участия науки и техники. Все совре- менные военные действия основаны на применении самой совершенной, самой высокой техники и на исполь- зовании всех достижений науки как для экономических и политических, так и для медицинских и чисто воен- ных целей, ибо именно наука обес- печивает успех военных действий. Отсюда ясна абсурдность и второй крайности. Если наука так важна для современной войны, если без нее успех войны не может быть обеспе- чен, то не может быть речи о том, чтобы оставаться простыми свидет$-
8 Природа 1942 лями происходящих событий и рас- сматривать науку только как свое право. Занятие наукой в настоящее время является не только правом научных работников, но и обязанно- стью их. И как во всех других слу- чаях, и здесь право связано с обязан- ностью, и кто имеет право заниматься наукой, тэт обязан ею заниматься, кто имеет право заниматься наукой, тот обязан использовать свои науч- ные знания в интересах своего госу- дарства, направить свои научные знания на пользу своего государства. Вот такова обязанность, которая ле- жит на всех наших научных работ- никах. В первые же дни войны у подав- ляющего большинства научных ра- ботников проявилась эта тенденция отдать свои силы, отдать свою работу на помощь войне. Определенная часть научных работников поддалась пер- вому увлечению и пошла доброволь- цами на фронт. Их за это никто осуждать не может и не должен. Они решили принести свою жизнь в жерт- ву родине. Это благородный порыв, может быть, отчасти (во многих слу- чаях) ошибка, но ошибка благород- ная, честная, оправдываемая. Зато нет ни одного ученого который под- дался бы второй крайности, т. е. постарался бы изолироваться, засесть в своей лаборатории, в своем каби- нете и отдаться личным научным ин- тересам, не отдавая своих знаний ро- дине. Сейчас каждый из нас должен думать об одном только — постарать- ся быть в дни войны как можно полезнее для родины. А мы, ученики И. П. Павлова—'Одного из величай- ших граждан нашей страны, конечно, тоже должны думать об этом и долж- ны думать, может быть, в большей мере, чем кто-либо другой. Ведь И. П. Павлов, как всем хорошо известно, был не только великим ученым, но и великим патриотом своей родины, человеком, для кото- рого честь, слава и благополучие родины были выше всего. Этим опре- делялось его поведение во все те трудные минуты, когда наша родина переживала часы испытаний. Мне как его ближайшему сотруднику, прора- ботавшему с ним свыше 30 лет, то в непосредственном общении, то рука об руку по соседству с ним, при- шлось видеть его в минуты самых тяжелых испытаний нашей родины: вовремя японской войны 1904—1905 г., во время империалистической войны, во время гражданской войны. К сожа- лению, а, может быть, и к счастью, не пришлось его видеть во время нынешнего, наиболее тяжелого испы- тания. К сожалению, потому, что в эту войну его патриотический огонь, несомненно, принял бы еще более яркие формы, содействуя народному движению в помощи фронту, к сча- стью— потому, что не видел он тех наглых покушений, которые позволи- ли себе враги по отношению к нашей стране. В чем же заключалось отношение Ивана Петровича Павлова к войне? К войне вообще как к способу раз- решения тех или иных политических вопросов Павлов всегда относился самым отрицательным образом. Я помню его беседы о войне, еще перед Японской войной, в 1902—1903 гг., когда начались первые приезды к нему в лабораторию иностранных ученых. Обсуждая вопрос о возмож- ности столкновения между Англией и Германией (тогда уже назревал этот вопрос), И. П. Павлов высказал- ся как-то в том смысле, что он не может себе представить, чтобы совре- менные культурные народы Европы могли больше одного дня продолжать войну, и что если бы дело дошло до того, что у Англии с Германией по- лучилось бы кровавое столкновение, то при виде первых капель крови обе стороны остановились бы и продол- жали бы разрешение конфликтов другим способом. Он говорил, что нельзя представить, чтобы современ- ные культурные нации разрешали свои споры при помощи пролития человеческой крови. Но этим его взглядам, очень возвышенным, но вместе с тем очень наивным, скоро пришлось провалиться, они не оправ- дались. После нападения Японии на Россию, а потом после нападения Германии на ряд европейских стран, когда и нам пришлось втянуться в эту войну, он убедился, что эти его
№ 1—2 Учение И. П. Павлова и война 9 взгляды были слишком наивными. Но что-же делалось с И. П. Пав- ловым, когда война начинала касаться его родины? Во время Японской вой- ны И. П. Павлов чрезвычайно живо интересовался событиями, которые происходили на фронте. Он очень тяжело переживал каждую неудачу, и когда война закончилась тяжелым Цусимским крахом, он вы- сказался совершенно открыто: „Надо покончить с гнилым правительством, которое довело Россию до такого позора, только революция может спасти Россию®. Вот было его мнение. Правда, в дальнейшем он проявил известную слабость, когда началась настоящая революция, когда начались первые революционные толчки у нас в России в 1905 г., после Японской войны; при виде первых капель крови, пролитых на родине, он сразу испу- гался революции, заявил, что — нет, это не способ решения вопросов, нельзя себе представить, что могут русские проливать русскую кровь. И он к революционному движению настроился тогда отрицательно. Во время мировой войны( 1916—1918 гг. он опять был целиком поглощен военными событиями и с ужасом пе- реживал каждую неудачу нашу и на- ших союзников и возбужденно ра- довался каждому успеху нашего ору- жия. Когда война окончилась выходом России из войны с явными признаками военных неудач, он был очень этим убит. В особенности возмущен он был наглостью некоторых лиц, которые заявляли тогда, что „теперь с Россией покончено, что Германия пронизала Россию своими нитями, что Россия опутана этими нитями как Гулливер был опутан нитями лилипутов, что буквально нет места, где не прохо- дили бы немецкие нити, и что так или иначе, при поражении или при победе, независимо от того, победит ли Антанта или Тройственный союз, все равно Россия будет съедена Гер- манией. Такого рода заявления выска- зывались некоторыми лицами, жив- шими у нас в стране, пользовавшимися всеми правами, часто даже правом гражданства нашей страны, но имев- шими германофильские тенденции, а, следовательно, германофильскую наг- лость. Вот такие разговоры приводили его буквально в ярость. Когда в 1935 г. под председатель- ством Ивана Петровича Павлова происходил у нас в Союзе между- народный конгресс физиологов, при- глашенный нашим правительством в нашу страну, Иван Петрович, откры- вая съезд, в своей вступительной речи сказал, между прочим, что вот мы все собрались здесь, представители различных стран как лучшие друзья, как товарищи по науке, мы привет- ствуем друг друга и готовы призна- вать заслуги и достоинства каждого из присутствующих здесь. Но вот, если грянет война, то, вероятно, произойдет раскол, и мы, лучшие друзья и коллеги, которые здесь сидим, в этом объединяющем нас зале, мы начнем не только воевать друг с другом как представители разных наций, но и начнем осуждать научные заслуги и научные данные других, видя в них ошибки, неправиль- ности и даже будем обвинять друг дру- га в неумении вести научную работу. Но что особенно замечательно, Иван Петрович также высказал очень определенное резкое мнение относи- тельно войны. Он сказал, что война— это „звериный способ® разрешать вопросы, что задача науки должна состоять в изыскании таких способов разрешения мировых конфликтов, которые сделали бы какую бы то ни было войну в будущем невозможной. При условии полной победы над фашизмом может быть надежда на то, что.будут созданы условия для предотвращения возможности столь наглых агрессий. В случае же победы фашизма, война не только окажется возможной, но будет неизбежным обязательным явлением. Мы совер- шенно уверены,, что такое состояние, при котором войны станут невозмож- ным явлением, мыслимо только при одном условии — полной победе ком- мунизма во всем мире. Я позволю себе напомнить еще один момент из жизни Ивана Петро- вича для того, чтобы понятнее было то отношение к отечественной и освободительной войне, которое должны проявлять его ближайшие ученики и сотрудники.
10 Природа 1942 Иван Петрович был не только го- рячим патриотом своей страны, он был горячим националистом, русским националистом в самом хорошем смысле этого слова. Он любил свой народ, великий русский народ. И все, что задевало достоинство русской нации, было для него очень тяжелым горем, а все, что возвышало русский народ в глазах других народов,—все это его страшно радовало. И своим успехам он радовался не столько по- тому, что они его возвышали над остальными людьми, а потому, что эти его успехи поднимали достоинст- во русского народа, прославляли русский народ. Это был национализм в самом лучшем смысле слова. Однако, понятно, что в момент тяжелых испытаний, в момент труд- ных для родины и родного народа событий, у всякого человека могут быть известные колебания, известные срывы, известные ошибочные сужде- ния. Бывало это и у Ивана Петровича. Один из таких моментов совпал с периодом, когда вслед за граждан- ской войной Россия распалась на ряд отдельных, независимых друг от дру- га государств. Осталась РСФСР, на- ряду с которой возникли из бывшей России отдельные, независимые го- сударства более малочисленных на- родностей. Иван Петрович очень тя- жело это событие переживал. Он го- ворил:— что же это такое? Великий русский народ дал свою культуру целому ряду народностей, поднял их на известную высоту, а теперь все оторвались, отошли, и каждый стара- ется лягнуть русский народ. У него бы- ло в течение некоторого периода на- строение такое, будто бы русский на- род является обиженным, а все осталь- ные нации возвышены и бьют битого. Но это настроение у него скоро прошло. Он увидел, как постепенно величие русского народа все-таки восторжествовало над некоторыми, временными, мимолетными ошибками, его собственными и ошибками других народностей. Он увидел, как центро- бежные силы, существовавшие в те- чение некоторого времени в бывшей царской России и разорвавшие вре- менно эту могучую страну на ряд совершенно отдельных и независи- мых республик, сменились центро- стремительным течением и как в те- чение короткого времени почти вся бывшая Россия снова объединилась в виде Советского Союза, в виде Союза Республик, национально раз- личных, но объединенных общей идеей государственного строительст- ва, он увидел, как эти республики, спаянные в виде Советского Союза, при условии взаимной поддержки, взаимной помощи, взаимного понима- ния, вновь создали мощное государ- ство, государство, которое заняло опять одну шестую земной суши. Это радовало И. П. Павлова, и мне приходилось слышать от него выс- казывания, которые сейчас представ- ляют большой интерес. У него явилась радость по поводу того, что все народы объединились вокруг русско- го народа как самого многочислен- ного и самого мощного в нашей стране, что русский народ занял ве- дущую роль в Союзе, что само собой понятно. И он высказался так: „Это очень хорошо. Действительно дикое было положение, когда одна народ- ность, пусть более сильная, более многочисленная, более мощная, дер- жала все остальные народности у себя в кулаке и насаждала свое влия- ние, свою культуру исключительно силой. Гораздо ценнее, гораздо вы- годнее и благороднее, когда народы, объединенные взаимной дружбой, имеют возможность развивать свою культуру, имеют возможность вкла- дывать в общую сокровищницу куль- туры свои особенности, свои стрем- ления, а вместе с тем все объединены общей идеей". В этих словах И. П. Павлова и есть характеристика той замечатель- ной национальной политики, которую проводило и проводит наше прави- тельство во главе с товарищем Ста- линым. Это и есть „Сталинская на- циональная политика", при которой культура должна быть национальной по форме и социалистической по содержанию. Павлов от этого пере- шел далее, он говорил, что при этих условиях может создаться такое по- ложение, когда наша страна, пусть называющаяся не Россия, а Советский Союз, выйдя нз мировую ареву кдк
№ 1—2 Учение И. П. Павлова и война 11 мощное государство, будет сильно влиять на мировую культуру и защи- щать слабые народности. Мощное, сильное государство, ко- торое будет строить свою жизнь, будет показывать пример дружбы народов, не будет посягать ни на чьи интересы, ни на кого не будет нападать с целью агрессии, но явится защитником угнетенных, — вот о чем мечтал И. П. Мы вправе сейчас ска- зать, что именно такое положение и заняла наша страна в последние годы. Разве мы не являемся свидетелями того, что сейчас, в последние годы перед переживаемой нами войной и сейчас, в разгаре этой войны, наша страна играет очень большую, вы- дающуюся роль в мировой политике. Мы являемся оплотом всех угнетен- ных народностей земного шара. Все европейские страны, все страны ста- рого материка и Нового света смот- рят на нас и ждут освобождения, ждут от Советского Союза создания свободной демократической жизни для всего мира. Мы являемся свиде- телями того, как наглые враждебные силы, вторгшиеся в нашу страну, сейчас терпят неудачй, мы уверены в том, что в ближайшем будущем они будут изгнаны из нашей страны и из остальных частей европейского континента. Мощь нашего оружия, мощь нашей страны в настоящее время стала совершенно бесспорной для всех. Вот взгляды Ивана Петровича в от- ношении войн, в которых должна принять участие наша родина. Это все взгляды человека, который не был политиком в узком смысле сло- ва, а был ученым, ученым-биологом, ученым врачом, он был горячим пат- риотом, страстным человеком, неспо- собным какие бы то ни было собы- тия переживать пассивно, склонным всегда во всем иметь свое мнение, иметь свою точку зрения и пережи- вать каждое событие с чувством максимального напряжения, макси- мальной реакции. Теперь возникает вопрос: если мы, ученики Ивана Петровича Павлова, знаем его отношение к войне и са- ми, конечно, полностью разделяем это отношение, что мы можем сде- лать для того, чтобы учение, создан- ное Иваном Петровичем Павловым и разрабатываемое сейчас его мно- гочисленными учениками, использо- вать для военных надобностей. Како- вы взаимоотношения между нашей наукой и войной. Я нарочно употре- бил слова .взаимоотношения между наукой и войной", потому что нельзя думать, ни представлять себе, что только наука должна служить и слу- жит войне. Наука обязана из этого тяжелого, звериного способа разре- шения мировых вопросов, мировых конфликтов, извлечь все, что она может извлечь. Этот ужас, этот по; зор человечества, который мы при- выкли называть войной и который, к несчастью, годами происходит на земном шаре, должен быть исполь- зован для того, чтобы извлечь новые научные знания и, таким образом, обеспечить человечество от ряда несчастий в будущем. Как экономисты, как историки и политики, как специалисты военного дела изучают войну для того, чтобы обеспечить более правильный ход мировых событий и военных действий в будущем, так и мы, представители медицинской и биологической науки, тоже должны использовать войну для того, чтобы проверить наши научные данные и произвести те научные наблюдения, которых нельзя произ- вести в какой-либо другой обстанов- ке. О чем же тут может итти речь в связи с той научно-исследователь- ской работой, которую развивал И. П. Павлов в течение своей жизни и которая составляет научное наследие Павлова? Всем хорошо известно, что свыше 55 лет своей жизни Иван Петрович со всей страстностью, свойственной ему, с огромным азартом, с исключи- тельной талантливостью, с исключи- тельным напряжением сил, посвятил разработке различных научных воп- росов. Вся его научная деятельность может быть разделена на три периода, несколько перекрывавших друг дру- га, переслаивавшихся, но все-таки довольно отчетливо разделенных, в течение которых он занимался тремя различными отраслями физиологи- ческой науки.
12 Природа 1942 Первый период — приблизительно 10 лет, — это был период, когда Иван Петрович работал над вопросами, связанными с регуляцией кровяного тока, вопросами нервной регуляции сердечной деятельности и деятель- ности кровеносных сосудов, словом, целым рядом вопросов, которые обес- печивают правильное кровоснабжение органов в различных жизненных усло- виях, обеспечивают организму воз- можность приноравливать размеры кровообращения, а, следовательно, и размеры дыхания к потребностям организма. Изучение этих регуля- торных механизмов аппарата крово- обращения составляло в течение многих лет предмет исследований Ивана Петровича. Причем занимался этим Иван Петрович с двух точек зрения—занимался просто как физио- лог, биолог, изучающий механизм жизненных явлений, и как врач, свя- занный с клиникой. Все вопросы, которыми занимался в то время И. П. Павлов, вытекали отчасти из его собственных научных интересов, отчасти диктовались инте- ресами клиники, так как лаборатория, в которой в течение многих лет ра- ботал Иван Петрович, была лаборато- рией при терапевтической клинике знаменитого Боткина. С молодых лет Иван Петрович привык к тому, что физиология не отвлеченная дисцип- лина, имеющая исключительно биоло- гический интерес, но дисциплина, составляющая основу медицинской науки. В тесном общении с клиницис- тами-терапевтами Иван Петрович находил себе поприще, чтобы свои новые физиологические данные, фи- зиологические открытия проверять в медицинской практике и для того, чтобы в интересах практической ме- дицины находить себе наиболее ин- тересные темы для исследований. Этот процесс взаимного оплодотво- рения клиники и лаборатории с исклю- чительным успехом осуществлялся там, где рука об руку шли Боткин и Павлов. Второй большой период составля- ют следующие 12 лет. Это годы, когда Иван Петрович занимался изу- чением вопросов пищеварения, зани- мался систематически выяснением условий деятельности желез и дви- гательного аппарата пищеваритель- ного тракта. Этот второй период, период изучения аппарата пищеваре- ния, составил Ивану Петровичу ми- ровую славу и принес ему мировое признание в форме Нобелевской премии. Именно за работы по пище- варению он был награжден Нобелев- ской премией. В обоих этих разделах науки Пав- лов оставил громадный след и проя- вил себя как исследователь, совер- шенно оригинальный с начала до конца. Оригинальность его проявля- лась в том, что к каждому вопросу, интересующему его, он подходил своим путем. Это был исследователь, который не мог работать по чужим путям, не мог итти по чужим тро- пинкам. В постановке каждого воп- роса он прежде всего задавался воп- росом, задавался мыслью, ,а что сделали мои предшественники и по- чему они мало сделали", и в подав- ляющем большинстве случаев он приходил к заключению, что вопрос не разрешен потому, что к разре- шению его подходили с несоответст- венными приемами исследования. Характерной особенностью Павлова являлось то, что ой к разрешению каждого вопроса подходил новым путем, с новым методом и с новыми техническими приемами исследования. В особенности это касается вопросов пищеварения, где им была создана, буквально создана, физиологическая хирургия, — понятие, ранее до него не существовавшее, где им были разрешены новые приемы, обеспечи- вающие возможность изучения ра- боты каждой отдельной железы, каждой отдельной части пищева- рительного тракта, приемы, совер- шенно новые и при том вполне со- вершенные. Современные физиологи и клиницисты рассматривают Павлова как творца современных научных представлений о работе пищевари- тельного тракта. Ни один исследова- тель не может подойти к разрешению вопросов пищеварения, не пользуясь в большей или меньшей степени оперативными приемами, разработан- ными Павловым.-’- Эт<?т период его деятельности
№ 1-2 Учение Й. П. Павлова й война 13 сменился следующим, наиболее про- должительным, 33-летним периодом, в течение которого Павлов всецело отдался работе по созданию учения о деятельности больших полушарий головного мозга животных. И в этой области он проявил наибольшую оригинальность, наибольшую смелость и достиг наиболее значительных результатов. Работая над вопросами пищеварения, он встретился с рядом фактов, которые заставили его пост- роить учение о роли нервной системы в регуляции деятельности пищевари- тельных желез, вынудили его создать учение о существовании двух кате- горий рефлекторных актов—рефлек- сов врожденных и рефлексов приоб- ретенных, или, как он их называет, рефлексов безусловных и рефлексов условных. Вот над этими формами деятельности центральной нервной системы Павлов и работал в течение 33 лет, и в результате этих его работ и возникло грандиозное учение, которое он сам характеризовал как истинную физиологию головного мозга, учение о высших проявлениях деятельности головнцго мозга, кото- рые составляют материальную основу нашей психической деятельности. Сам Иван Петрович уже на первых порах работы в этой области высту- пил с докладом на международном конгрессе врачей в Мадриде в 1903 г. и сделал очень смелую заявку, в ко- торой утверждал, что, наблюдая за деятельностью такого небольшого ничтожного органа, как слюнная же- леза собаки, можно построить .экс- периментальную психологию и пси- хопатологию животных". Он доказал, что можно выработать у животного новые рефлекторные реакции, если производить сочетание индиферент- ных раздражителей с раздражителями, которые вызывают врожденные реф- лекторные реакции. На основе сущест- вующих рефлекторных актов можно построить новые рефлекторные реак- ции. Выработку этих новых условных рефлексов, новых рефлекторных дуг, Иван Петрович рассматривал как физиологическую основу процесса, носящего название ►ассоциации. Это момент очень важный: тут Павлов сразу подошел к вопросу о естест- венно-научном изучении тех нервных явлений, тех нервных процессов, про- текающих в большом мозгу высоко- организованных животных, которые составляют основу психической дея- тельности. Он имел смелость утверж- дать, что такое естественно-научное изучение может пронизать все наи- более сложные явления деятельности центральной нервной системы. Таким образом, изучая эти физиологические процессы, можно вывести правила психической деятельности и, таким образом, ввести психологию в русло естествознания. Это единственно пра- вильный путь научного построения психологии. Этот материалистический подход к изучению психологии, установление связи между физиологией и психо- логией, физиологическое обоснование психологии, и составляет главнейшую заслугу Ивана Петровича Павлова, и за эту заслугу его высоко ценит наша страна, высоко ценит наше правительство, высоко ценят ученые всего мира. Наше правительство окружило его работу в течение тех лет, которые он прожил при совет- ском строе, совершенно исключитель- ными заботами. Ему была обеспечена полная возможность разработки всех научных вопросов, которые его зани- мали. Для него был создан специаль- ный научный центр, новый, единст- венный в мире научный городок в 25 км от Ленинграда в селении Колтуши. Колтушский институт всем известен. В этом институте все соз- дано для того, чтобы изучать вопросы деятельности высшей нервной систе- мы и изучать их в том широком аспекте, который Иван Петрович наметил. Для правильного понимания вопро- сов высшей нервной деятельности, той истинной физиологии головного мозга, которая составляет естественно- научную канву, естественно-научную базу для научной психологии, Иван Петрович требовал очень широкого подхода. Нужно было поставить дело так, чтобы иметь право явления, наблюдаемые на отдельных индиви- дуумах, явления, носящие частный характер, известным образом обоб- щить и превратить в правила, в за-
14 Ьрирбдй 1942 коны деятельности высших отделов нервной системы, а затем иметь основания перенести эти правила с центральной нервной системы жи- вотных на центральную нервную систему человека. Это было намечено Иваном Петровичем в его грандиоз- ном плане работ, это было обеспе- чено ему теми средствами, которые были предоставлены в его распоря- жение советским правительством. Требовалось вести, с одной сторо- ны, научно-исследовательские работы в области физиологии головного мозга не только на представителях одного вида животного царства, а, по возможности, на представителях целого ряда животных со все более и более усложняющейся нервной системой, в конце концов, добраться до изучения самого человека. В тех двух институтах, которыми руководил Иван Петрович в послед- ние годы, и были обеспечены условия для этого. У него в распоряжении были клиники, в которых можно было вести изучение физиологии высшей нервной деятельности здоро- вого и больного человека, у него был ряд лабораторий, в которых можно было изучать высшую нерв- ную деятельность у грызунов, собак, обезьян, вплоть до человекообраз- ных; кроме того, его институт в Колтушах приобрел совершенно свое- образный характер в сцязи с тем, что там была развита работа по воп- росу об условиях, которые ведут к возникновению того или иного типа нервной системы. Изучая на протя- жении десятков лет, с большим чис- лом сотрудников, огромное коли- чество подопытных собак, число которых превышало много сотен и доходило до тысячи, Иван Петрович натолкнулся на ряд индивидуальных особенностей, которые, однако, могли быть подведены под определенные рубрики, и остановился на том, что нервная система отдельных индиви- дуумов можег быть характеризована как относящаяся к одному из 4 ос- новных типов. Отсюда возникло учение о типах нервной системы, которое близко совпадало с учением о темпераментах человека. Встал вопрос, чем обусловливается принадлежность нервной системы к тому или иному типу—являются ли эти типовые особенности резуль- татом определенных наследственных передач, результатом наследственной фиксации известных свойств, или они являются результатом влияния тех условий, при которых развивается нервная система, и, следовательно, они носят чисто приобретенный ха- рактер, или, наконец, имеет место и то, и другое и нужно нервную сис- тему каждого субъекта рассматривать как результирующую этих двух кате- горий влияний. Явилась необходи- мость изучать нервную систему в связи с вопросом о наследственности. Эта работа была начата при Иване Петровиче и продолжается сейчас в Колтушах. Изучение типовых особенностей нервной системы оказалось чрезвы- чайно важным еще в одном отноше- нии: было выяснено, что животные, принадлежащие к тому или иному типу нервной системы, не только отличаются друг от друга в опреде- ленных проявлениях высшей нервной деятельности, но и по реакции на те или иные вредные воздействия, как например чрезвычайно напряженная нервная деятельность, как действие какого-нибудь внезапного сильного раздражителя, как действие лекар- ственных веществ и ядов и т. д. Оказывается, что в зависимости от того, с представителем какого типа нервной системы приходится иметь дело, вы видите и различный эффект от этих факторов: и напряженная нервная деятельность, и действие внешних сильных раздражителей, и действие лекарственных веществ или ядов — все это сказывается совер- шенно различно, в зависимости от того, к какому типу нервной системы относится данный индивидуум. От- сюда и выросло учение о необходи- мости оценивать влияние вредных воздействий на нервную систему не огулом, а в зависимости от типа данной нервной системы. Этот взгляд Павлов особенно силь- но развил в последние годы. Боль- шую помощь ему в^этом отношении оказывала одна из его блестящих сотрудниц Мария Капитоновна Пет-
№ i-2 Учение Й. П. Павлова И война 15 рова, и сейчас еще работающая в Ленинграде, несмотря на тяжелую обстановку. Ими было создано уче- ние о болезнях нервной системы, развивающихся у собак под влиянием ряда вредных моментов. Был вскрыт механизм возникновения и формы проявления этих нервных заболева- ний, т. е. было создано учение об экспериментальных неврозах. Отсюда вытекала еще новая сто- рона учения Павлова — это вопрос о применении лекарственных веществ. Если установлено, что различные ти- пы нервной системы отвечают раз- лично на вредные воздействия, нап- ример, на перенапряжение нервной деятельности или на лекарственное вещество, то это приводит к вопросу об индивидуальных дозировках раз- личных лекарственных веществ для того или другого организма, возник вопрос о том, что и лечебные про- цедуры нужно применять индиви- дуально, учитывая особенности того или иного организма. В обычной медицинской практике существует дозировка лекарств на килограмм веса тела, что оказывается не вполне правильным. Оказывается, что одно и то же лекарственное вещество бу- дет действовать различно на разных субъектов. Например, для одного данной дозы будет достаточно, и лекарственное вещество окажет свое положительное действие, для другого эта доза будет чрезвычайно сильна и может оказать вредное действие, для третьего эта доза может быть недостаточной... Этот вопрос об ин- дивидуальных дозировках, соответ- ствующих типу нервной системы, представляет собой очень большую практическую залачу, и в этом очень большая заслуга Павлова. Работая сначала над вопросами регуляции кровообращения, потом над вопросами пищеварения, наконец, деятельности центральной нервной системы, Павлов на протяжении 55 лет своей работы наталкивался на бесконечное количество фактов, ко- торые свидетельствовали о том, что роль нервной системы сказывается не только в форме» регуляции ра- боты отдельных органов и взаимо- отношений между органами, но и в форме организации процессов пи- тания. На каждом шагу Иван Петрович натыкался на факты, которые сви- детельствовали о том, что само питание органов находится в зави- симости от инервирующих приборов. И Иван Петрович воскресил учение древних врачей-практИков о трофи- ческой роли нервной системы и о роли нервной системы как органи- затора питания. Это учение о трофической роли нервной системы в работах Ивана Петровича приобрело очень большое значение. Тут опять сказалась мно- голетняя связь с клиникой Боткина, в которой процветало представление о том, что многие болезненные про- цессы являются результатом заболе- ваний нервной системы, что сплошь и рядом терапевт лечит болезнь внут- ренних органов, считая, что болез- ненный процесс разыгрывается в этих внутренних органах, тогда как в действительности нужно лечить нерв- ный прибор, что орган сам по себе здоров, а его ненормальная деятель- ность является результатом влияния нервной системы. Роль нервной сис- темы в развитии болезненных про- цессов всегда сильно подчеркивалась Боткиным, и эта точка зрения, ес- тественно, привилась и Ивану Пет- ровичу Павлову, а когда он на про- тяжении 55 лет на каждом шагу встре- чался с фактами влияния деятель- ности нервной системы на работу и состояние различных органов, у него, естественно, возникло учение о тро- фической нервной системе. Теперь спрашивается, что же пред- ставляют различные стороны учения Павлова — учение о высшей нервной деятельности человека и животных как основа психических явлений и психических явлений и психической деятельности, о типах нервной сис- темы, об индивидуальной дозировке, об экспериментальных неврозах, о трофической роли нервной системы,— представляет ли все это отвлечен- ное учение, которое дает нам пра- вильное представление о жизни ор- ганизма животных и человека, или это и медицинская наука, наука, которая существует не только как наука для
1б Природа 194$ науки, но может привести к опре- деленным практическим выводам, может быть использована в военное время для военных нужд. Ответ ясен. Само собой понятно, что все подня- тые Павловым вопросы сейчас, в условиях войны, находят себе широ- кое поприще для пропаганды, для применения, для использо- вания в больницах, в госпиталях при лечении раненых и боль- ных. Практические врачи с исключи- тельным вниманием и интересом под- ходят ко всем тем данным, которые дает физиология вообще, и в осо- бенности много они стараются взять именно от учения Павлова во всех его тех разнообразных проявлениях, о которых я сейчас вкратце упомянул. Одно из серьезных последствий военных действий представляют со- бой так называемые травматические неврозы. Во всякой войне, а в этой войне, в частности, возникают об- стоятельства, которые ставят бойцов в исключительно тяжелые условия, когда бойцам приходится пережи- вать события ни с чем несравнимые, когда им приходится переживать чрезвычайное физическое напряже- ние, когда им приходится переживать чрезвычайное нервное напряжение, преодолевая обычные мирные чело- веческие чувства, когда им прихо- дится подвергаться действию по- просту физических раздражителей исключительной силы. Причем сейчас не только бойцам, но и мирному на- селению, находящемуся в районах военных действий, приходится под- вергаться таким страшным воздей- ствиям, как взрывы тяжелых бомб, как разрывы тяжелых артиллерий- ских снарядов. Ведь целый ряд на- ших городов систематически подвер- гается артиллерийскому обстрелу и обстрелу с воздуха. Люди пережива- ют чувство страха за свою жизнь, переживают картины смерти близких людей и т. п. Все это события, кото- рые не могут проходить бесследно для нервной системы, во всяком слу- чае для нервной системы некоторых типов людей. Не может проходить бесследно для нервной системы и вынужденное ограничение питания, иногда голодание. Создается целый ряд моментов, которые ведут к рас- шатыванию нервной системы. Врачи хорошо знают определенные болез- ненные явления, которые носят наз- вание травматического невроза. Учение Павлова дает целый ряд фактических данных, которые про- ливают свет на возникновение нев- розов вообще и травматических нев- розов, в частности. Конечно, прихо- дится делить эти травматические неврозы на различные категории: одни имеют в основе своей непо- средственное органическое пораже- ние головного мозга, но могут иметь место и изменения чисто функцио- нального характера, развивающиеся по тем механизмам, которые изуча- лись и изучаются Павловской школой. В вопросе о ’?рапии этих невро- зов, учение Ш а дает возможность рекомендовать ачам не огульное применение ка; -о-либо определен- ного лекарственного вещества в при- нятых дозах, а индивидуальное при- менение различных дозировок, колиг(1 чественно резко отличающихся, от- личающихся в десятки и сотни раз для того, чтобы оказать наиболее благоприятное целебное действие и избавить человека от развивающегося иеврического состояния. Помимо лекарственного лечения, учение Павлова дает нам возможность применить и целый ряд лечебных приемов, которые были изучены и проверены в находившихся под его руководством клиниках. Но этим дело не ограничивается. Раз учение об условных рефлексах, разработанное И. П. Павловым, дает очень тонкий критерий, чтобы оце- нить действие различных фармаколо- гических средств, то отсюда оно мог- ло быть перенесено на изучение агентов токсических. Работы неко- торых учеников Павлова (Цитовича, Фролова) показали, что изучая выс- шую нервную деятельность собак по приемам, указанным Павловым, мы имеем возможность оценивать дей- ствие отравляющих веществ, в част- ности, и боевых отравляющих ве- ществ, в концентрациях, которые ни- каким другим способом уловлены быть не могут. В учении Павлова мы находим определенные критерии,
№ i-2 Учение И. П. Павлова и война которые позволяют нам не только изучить действие отравляющих ве- ществ, не только вникнуть в сущность их действия, но изучить и те послед- ствия, которые оставляют эти отрав- ляющие вещества, и правильно на- метить последующее лечение. Теперь я хочу обратиться к другой стороне учения Павлова — к вопросу о трофической функции нервной си- стемы; в условиях войны мы натал- киваемся на целый ряд случаев, когда приходится применять это учение. Некоторым ученикам Павлова по- счастливилось развить дальше учение Павлова в этой области. В частности, проф. Сперанскому и проф. Петро- вой удалось установить целый ряд новых факторов, которые свидетель- ствуют о том, каким17 "рнчайшим об- разом нервная систем -Н£воздействуя на жизненный прей; а?'различных органов, может соз»Л¥Ь условия для возникновения болезненных процес- сов. Сперанский создал большое уче- ние о роли нервной системы в пато- логии. Он развил, таким образом, учение Боткина и Павлова и пред- ставил целый ряд доказательств роли нервной системы в болезненных про- цессах. Я и мои сотрудники пред- ставили большое количество фактов, которые свидетельствуют о том, что влияние вегетативной нервной си; стемы можег коренным образом ме- нять течение физиологических про- цессов и создавать моменты, кото- рые вызывают сильные сдвиги функ- циональных свойств и притом не только органов растительной жизни, но и жизни анимальной. Эти моменты оказываются очень важными во время войны, потому что они указывают нам те пути, при помощи которых мы можем, с одной стороны, бороть- ся с патологическими явлениями уг- нетения, возникающими в условиях войны, как, например, с шоковыми явлениями, с другой, подыскать ус- ловия для стимуляции, дающие силу и бодрость, возможность выполнения во много раз большей работы, чем в обычных условиях. Мы сейчас заняты изучением тех лекарственных веществ,.которые на- правлены в две противоположные стороны. С одной стороны, изучаем 2_ Природа. №1—2 вещества, которые повышают функ- циональную способность органов, освобождают их от утомления, от усталости и, таким образом, в усло- виях особенно напряженных боевых событий, дают возможность выпол- нения своих заданий организму, ли- шенному сна, утомленному. С другой стороны, заняты изучением веществ, которые успокаивают нервную си- стему, и чрезмерно возбужденную нервную систему бойца приводят в состояние такой степени покоя, который нужен для того, чтобы обес- печить эвакуацию, для того, чтобы обеспечить госпитализацию и дать покой и возможность излечения. Вот над этими вопросами бьется сейчас большая группа сотрудников Ивана Петровича Павлова и моих сотрудников, продолжающих его учение там, в Ленинграде, и под Ленинградом, в Колтушах. Несмотря на тяжелые условия, в которых находится блокированный неприяте- лем Ленинград, — Ленинград, за- жатый в неприятельское полукольцо, там наши товарищи продолжают ра- боту. Они исследуют ряд вопросов, непосредственно направленных на нужды войны, и ждут того времени, когда их работа буде-- перенесена в более благоприятные условия. Часть из нас уже успела переехать и обосноваться в Казани, и оудет продолжать работу в этих направ- лениях, непосредственно связываясь с госпиталями и клиниками, находя- щимися здесь, для того, чтобы дан- ные павловского учения всем широ- ко пропагандировать и прививать. Мы надеемся собраться все единой семьей для того, чтобы продол- жать наше дело на пользу войны. Но вместе с тем мы ставим перед собой и другие задачи. Случаи тяжелых ранений нервной системы, тяжелых травматических неврозов, заболеваний, связанных с влиянием перенапряженной работы нервной системы, — это все явления, кото- рые не могут быть в обычных ус- ловиях жизни созданы в сколько- нибудь значительном числе. Конечно, и в мирное время бывают взрывы, бывают наводнения, бывают желез- нодорожные катастрофы, целый ряд
18 Природа 1942 явлений, которые могут привести к возникновению экстренного патоло- гического состояния. Но это все еди- ничные случаи, быстро тающие в общей массе мирных событий. Но сейчас война привела к тому, что тысячи, десятки тысяч людей оказы- ваются подверженными этим вред- ным влияниям, и обязанность наша как врачей и научных работников связать свою деятельность с госпи- талями, не только для того, чтобы пропагандировать то, что мы знаем, но чтобы извлечь из этих событий возможно новые знания, провести контроль того, насколько наши тео- ретические представления, основан- ные на лабораторных фактах, при- менимы в медицинской практике. Дело в том, что в науке нашей всегда стоит один из трудных и сложных вопросов: а в какой мере то, что мы изучаем в лаборатории на том или ином лабораторном жи- вотном, мы вправе переносить на человека, в какой мере мы вправе обобщать закономерности, установ- ленные при экспериментальном иссле- довании, и в какой мере то, что мы знаем о собаке, может быть приме- нено к человеку. Вот те несчастные события, которые разыгрываются над отдельными бойцами, над нашими товарищами, согражданами и братья- ми, дают возможность проверки на- ших научных представлений, а ведь известно, что проверка научных пред- ставлений есть одна из важнейших сторон научной работы. И если бы нам удалось установить, в каких случаях наши научные по- строения правильны, в каких случаях они ошибочны, тем самым в даль- нейшем мы избавили бы медицину от ошибочных шагов и указали бы пра- вильные пути ее дальнейшего разви- тия.Вот те взаимоотношения, которые рисуются мне и моим товарищам, между учением И. П. Павлова и современной войной. Я от лица всех своих товарищей могу сказать, что нашим искренним жела- нием является не только то, чтобы война эта закончилась победоносно для нашей страны, в этом мы не сомневаемся, но также и то, чтобы она окончилась победоносно и для нашей советской науки, чтобы из этой войны советская наука, окрепшая, усилившаяся еще более, вышла на первое место в мировой науке. К этому обязывает нас честь нашей родины, к этому нас обязывает имя И. В. Сталина — покровителя совет- ской науки и ее вдохновителя, к это- му обязывает нас имя И. П. Павлова, признанного всем научным миром за первого физиолога в мире. Я напомню, что тот же международный конгресс, на котором он выступил с этой за- мечательной характеристикой войны как звериного способа разрешения мировых вопросов, этот международ- ный конгресс преподнес И. П. Пав- лову титул старейшины физиологов мира — Princeps physiologorum mundl. И мы должны добиться, чтобы вся советская физиология стояла на пер- вом месте, на том уровне, на кото- рый поднял ее гений Павлова.
РОЛЬ ВРЕМЕНИ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ Проф. В. В. БЕЛОУСОВ Автор уже имел случай в другой статье1 бегло касаться вопроса о значении времени в геологии. Там указывалось, что взгляды геологов на роль времени в геологических процессах значительно менялись по мере того, как представление о воз- расте Земли и продолжительности геологической истории испытывало эволюцию. Раньше, почти до середины прош- лого столетия, история Земли пред- ставлялась сравнительно кратковре- менной, и геологи исчисляли ее лишь тысячами и десятками тысяч лет. При этом обнаруживалось резкое несоот- ветствие между обыденным масшта- бом времени и крупными размерами геологических событий. Чтобы по- нять, как в течение нескольких тыся- челетий могут, подниматься и разру- шаться горы, а суша и море — изме- нять свою конфигурацию и взаимно меняться местами, необходимо было допустить, что в былые геологиче- ские эпохи на земле действовали особые силы, значительно более мощные, чем те, которые мы можем наблюдать сейчас. Отсюда возникло особое течение мысли в науке о зем- ле, позже получившее название „ка- тастрофизма", согласно которому история поверхности нашей планеты рисовалась в форме следующих друг за другом потрясающих переворотов, „разгромов", катастроф, уничтожав- ших все живое и менявших весь лик Земли. Позже развился новый, можно ска- зать, противоположный взгляд на продолжительность геологической истории. Было установлено, что воз- раст Земли весьма велик и что гео- логической время исчисляется не тысячами, а миллионами и даже мил- лиардами лет. Вместе с этим откры- тием коренным образом изменилась и вся психология исследователя. Те- перь для объяснения запечатлевшихся в строении земной коры перемен уже 1 Возраст земли, Природа, № 8, 1940. не было необходимости прибегать к силам катастрофического масштаба: обычные природные факторы, дейст- вуя исподволь в течение грандиоз- ных промежутков времени, могли привести к нужным результатам. Однако в связи с этим новым взглядом на возраст Земли, подкреп- ленным результатами применения ра- диоактивных методов определения абсолютного геологического времени, очень быстро развилось своеобразное преклонение перед временем: оно само по себе стало в глазах геологов фактором, созидающим то, что иным природным агентам не под силу. Становясь втупик перед каким-либо геологическим событием и не находя возможности объяснить его с точки зрения обычных физико-химических закомерностей, геологи прибегают к помощи времени, думая, что лишняя сотня миллионов лет значительно увеличивает активность обычных аген- тов. Хотя в ряде случаев такой взгляд на время как на фактор, обес- печивающий осуществление геологи- ческих процессов, невозможных при прочих равных условиях, но при более коротких промежутках времени (на- пример, пластические деформации земной коры), оправдывается, однако, вся проблема в целом совершенно не исследована, и очень часто, если не в большинстве случаев, геологи ука- зывают на время там, где оно в дей- ствительности ничем не может по- мочь: в этом случае ссылка на время лишь прикрывает неумение найти истинный механизм исследуемого яв- лейия. В этой статье мы намерены кос- нуться одной стороны вопроса о роли времени в геологических процессах, а именно той, где время, в силу своей большой продолжительности, высту- пает как фактор, обобщающий и усредняющий единичные геологиче- ские явления и сообщающий геоло- гическим закономерностям статисти- ческий характер. Этим вся проблема, конечно, не решается, но автору ка- 2*
20 Природа , , 1942 жется, что здесь вскрывается все же наиболее важная функция геологиче- ского времени, которая до сих пор как-то ускользала от внимания иссле- дователей. Давно известно, что способность тел к пластической деформации на- ходится в тесной зависимости от продолжительности воздействия на них внешних сил. Тело, которое ока- зывается хрупким и раскалывается при коротком ударе, сплошь и рядом ведет себя как весьма пластическое в условиях длительного и медлен- ного сдавливания. Время проявляет себя в механизме пластических деформаций также в качестве фактора, как бы усиливаю- щего воздействие. Некоторая сила, приложенная к телу на короткий промежуток времени, может не вы- звать никаких видимых деформаций. Та же сила, приложенная к тому же телу в течение длительного времени, может оказаться причиной значитель- ных деформаций. В геологии это влияние времени, повышающее пластические свойства вещества, имеет исключительно боль- шое значение. Мы знаем теперь, что если бы в распоряжении природы не было сотен тысяч и миллионов лет, мы были бы лишены возможности наблюдать грандиозную картину складчатых цепей, в которых слои твердых горных пород изогнуты, скручены, растянуты, выжаты и раз- давлены самым причудливым образом, как будто они состоят из воска. Твер- дость и хрупкость горных пород под ударами геологического молотка и признаки исключительно высокой пла- стичности их при тектонических де- формациях— вот тот контраст между непосредственным грубым опытом и данными более внимательного наблю- дения, который каждый раз заново удивляет геолога. Огромное различие в масштабах времени, несомненно, является причиной этого контраста. Каков же в данном случае меха- низм воздействия времени на свой- ства вещества? Как теперь известно, время в пла- стических деформациях играет столь большую роль потому, что законы таких деформаций являются статисти- ческими, и, значит, проявление их са- мым тесным образом зависит от раз- мера времени. Пластическая деформация осуще- ствляется путем распадения тела на тончайшие листки, разделенные по- верхностями .срезывания" и относи- тельного скольжения этих листков друг по другу. Чтобы скольжение по поверхности срезывания могло состояться, необ- ходимо преодолеть сопротивление со стороны внутреннего трения. Послед- нее же зависит от сил притяжения или сцепления, связывающих частицы между собой. Наконец, размер сил сцепления зависит от взаимного рас- положения частиц — от молекулярной и атомной констелляции. Но молекулы и атомы вещества не находятся в покое. Они непрерывно движутся, и их взаимное расположе- ние меняется. Вместе с тем, следо- вательно, меняются и силы сцепления. Поскольку горная порода является твердым телом, сохраняющим свою форму, устойчивую основу ее строе- ния представляет собой некоторая средняя констелляция частиц. Но около этой средней схемы' располо- жения происходят постоянные коле- бания частиц. В связи с этим, и силы сцепления колеблются около некото- рого среднего своего значения. Размер таких колебаний сил сцеп- ления может быть весьма различен. Но для нас важно то, что колебания эти подчиняются закону случайности. Последнее значит, что одна и та же система может дать колебания самой разной амплитуды, но с возрастанием последней быстро уменьшается веро- ятность возникновения такого коле- бания. Малые колебания, слабо влияю- щие на силы сцепления, происходят часто,, значительные же колебания, скачки в расположении частиц, вызы- вающие существенные изменения в силах сцепления, случаются весьма редко. Представим себе теперь, что тело находится под действием механиче- ского давления, которое при средней констелляции частиц и соответствую- щих средних силах сцепления, а так- же и при мальцу колебаниях послед- них, не может вызвать каких-либо
№ 1—2 Роль времени в геологических процессах 21 заметных деформаций. Пусть на фоне малых колебаний в некоторый момент наблюдается значительный скачок, резко ослабляющий силы сцепления. Этого оказывается достаточно, чтобы под воздействием приложенной силы, по некоторым поверхностям срезы- вания началось скольжение, и тело испытало деформацию. Однако значительное нарушение средней констелляции является крат- ковременным. Через мгновение си- стема возвращается в состояние, ис- ключающее возможность деформации, и последняя приостанавливается. Чтобы она возобновилась, следует, очевидно, дождаться нового анало- гичного крупного изменения в рас- положении частиц, но, поскольку вероятность колебаний большой ам- плитуды мала, повторение благоприят- ного случая произойдет не скоро. После второго такого случая когда- то наступит третий и т. д. Каждый раз деформация будет на мгновение возобновляться, чтобы затем на дол- гое время снова прекратиться. Общий результат будет, очевидно, соответ- ствовать сумме всех частных дефор- маций, и чем большее время мы бу- дем иметь в своем распоряжении, тем результат этот окажется значи- тельнее. Из предыдущего видно, что геоло- гическое время в явлении пластиче- ских деформаций земной коры выступает как фактор, суммирующий и обобщающий мельчайшие единич- ные процессы, накапливающий их и фиксирующий их суммарный резуль- тат. Перейдем теперь к другим про- цессам, в которых время играет ана- логичную обобщающую роль. Геологический разрез состоит в значительной степени из слоев горных пород, образовавшихся из морских осадков. Но осадки накапливаются на дне моря и в наши дни. Естествен- но, конечно, сопоставить условия залегания и распределения современ- ных морских осадков и тех древних осадочных пород, которые мы видим в обнажениях. Основываясь на обще- принятом принципе актуализма, мы должны заранее предполагать, что мржно будет констатировать если не полное тождество, то очень большое сходство между условиями залегания современных и древних осадков. Нетрудно, однако, убедиться в том, что предположение это не всег- да оправдывается. Между строением геологического разреза и распреде- лением осадков в современных вод- ных бассейнах имеются большие различия, которые часто игнорируют- ся. Основным различием является то, что строение геологического разреза оказывается обычно гораздо проще, однороднее, чем строение современ- ных осадочных толщ. В самом деле, наблюдая распреде- ление современных осадков на дне морских бассейнов, а также и в зонах отложения на континентах, мы видим чрезвычайно пеструю картину. Ха- рактер осадков и форма их залега- ния быстро меняются от места к месту в зависимости от глубины дна, течений, температуры воды, вы- носа обломочного материала с при- легающих возвышенных областей, крутизны берегов и т. д. и т. п. Игра этих факторов вызывает пос- тоянную смену на площади песков— глинами, глин — известняками, далее мы встречаем гряды песчаников, участки, вовсе лишенные осадков, и т. д. В формах залегания современ- ных осадков характерна зависимость от их рельефа. Мы видим заполне- ние осадками впадин в поверхности более древних пород, нагроможде- ние рыхлых толщ в виде шлейфов у подножья возвышенностей, прислоне- ние к склонам, локализацию в преде- лах глубоких долин и т. п. В разрезе древних геологических напластований такая пестрота, такое разнообразие типов осадков и усло- вий их залегания не наблюдаются или наблюдаются крайне редко. В громадном большинстве случаев гео- логический разрез характеризуется своей однородностью на очень боль- ших площадях. Слои песков, глины, известняков, конгломератов просле- живаются, почти не меняя своего об- лика, на огромных протяжениях, ис- числяемых сотнями километров. Черные неокомские глины в Повол- жье покрывают многие десятки тысяч Квадратных километров. Известняки
22 Природа 1942 верхнего девона и карбона просле- живаются на еще больших площадях на востоке Европейской части СССР. Подобные примеры неисчислимы, так как значительно более редким явле- нием оказывается случай узкого местного развития какого-либо древ- него осадка. Обычно изменение ха- рактера отложений происходит в разрезах весьма постепенно на боль- ших расстояниях. Такое широкое распространение однородных осадков часто входит в противоречие с тем, что мы знаем об условиях их образования и накоп- ления. Например, хорошо известно, что галечники образуются в узкой прибрежной зоне шириной всего лишь в несколько десятков метров, повторяющей все причудливые изги- бы берега. Казалось бы, и древние конгломераты должны были бы обна- ружить тот же характер залегания: мы должны были бы находить их в геологических разрезах в форме уз- ких извилистых полос, отмечающих древнюю береговую линию. На самом деле, в разрезах обнаруживаются сплошь и рядом не полосы и не линзы конгломератов, а слои их, рас- кинувшиеся на площадях в тысячи и десятки тысяч квадратных километ- ров. Укажем, например, на конгло- мерат в основании валанжина, разви- тый по всему Нижнему и Среднему Поволжью, или на конгломерат в основании келловея на Кавказе, рас- пространенный на сотни километров, и многие другие. Весьма резко то же несоответствие проявляется в отношении таких осад- ков, как уголь, соль, гипс и другие гидрохимические осадки. Уголь представляет собой образо- вание полуназемное; он накапливает- ся в лагунах, отшнуровавшихся от моря и подвергшихся опреснению. Каждая лагуна имеет небольшую площадь и ограничена от открытого моря и от соседних лагун песчаным валом. Точно так же в лагунах, хотя и в иной обстановке (в условиях выпа- ривания морской воды), образуются гидрохимические осадки. Основываясь на условиях накопле- ния растительного материала и соли в настоящее время, мы должны, есте- ственно, искать следы такой же ла- гунной обстановки и в древних угле- носных и соленосных толщах. Мы ожидаем встретить уголь и соль в форме изолированных, не связанных друг с другом пятен небольшой пло- щади, разделенных валами, сложен- ными иными породами. Мы ожидаем также, что строение разрезов, обра- зовавшихся в разных лагунах, будет различным. Изредка такое строение угольных и соленосных свит действительно наблюдается. Но в большинстве слу- чаев регистрируется иное: угленос- ные и соленосные свиты, сохраняя весьма однородным свой состав, не- прерывно прослеживаются на очень больших площадях. Укажем на До- нецкий бассейн: однообразие и непрерывность угленосной толщи здесь таковы, что тончайшие прослои ее прослеживаются по всему бассейну. Никаких признаков существования мелких изолированных лагун в геоло- гическом строении не усматривается. Далее, мы не обнаруживаем в гео- логическом разрезе той сложности в условиях залегания пород, которая зависит от рельефа: вместо непра- вильных нагромождений, форма кото- рых тесно зависит от неровностей почвы, в геологическом разрезе мы видим ровные слои, ограниченные гладкими параллельными поверхно- стями. Никаких признаков рельефа в геологическом разрезе мы не нахо- дим вовсе. Изучение разрезов соз- дает впечатление, что рельеф отсут- ствовал, когда формировались слои, и что последние отлагались на вы- равненной горизонтальной поверхно- сти. Между тем, грубообломочный характер некоторых отложений (кон- гломераты, брекчии), указывает на то, что в момент образования данных осадков резкий рельеф должен был существовать, обеспечивая накопле- ние у склонов возвышенностей гру- бого материала. Все подобные несоответствия могут быть объяснены только тем, что в геологическом разрезе мы отнюдь не видим осадка в том состоянии и в тех условиях залегания, которые характеризовали его в момент перво-
№ 1—2 Роль времени в геологических процессах 23 начального отложения. В слоистых толщах геологического разреза мы видим осадочные свиты как-то пре- образованные, причем это преобра- зование в общем направлено в сто- рону упрощения, обобщения условий, уничтожения многих местных разли- чий в осадках, в усилении их одно- родности. Каков же механизм этих преобра- зований, когда и как они проис- ходят? Для ответа на этот вопрос необхо- димо прежде всего вкратце позна- комиться с общими условиями накоп- ления осадков. Осадки накапливаются в понижен- ных областях рельефа, и такой об- ластью является в большинстве случаев дно моря. Сюда, в морские впадины, текучей водой и ветром сносится обломочный материал с прилегающих участков суши, здесь же скапливаются известковые и крем- нистые остатки умерших морских организмов. Но дно моря является ареной дей- ствия агентов не только накопления, но и разрушения. Поверхность моря никогда не остаетсй совершенно спокойной. Постоянно возбуждаемые ветром волновые колебания частиц воды проникают вглубь водной толщи. Хотя амплитуда колебаний с глуби- ной быстро уменьшается, но все же в открытом море волновые течения достигают глубины 200 м. Этот пре- дельный уровень проникновения вол- новых колебаний носит наименование „базиса действия волн". Значение его то, что осадки могут устойчиво накапливаться только ниже его, тог- да как весь рыхлый материал, ока- завшийся выше базиса, подвергается размыву и переносу по дну. Следо- вательно, лишь те участки бассейна, где дно лежит глубже базиса дей- ствия волн, принадлежат к зоне воз- можного накопления осадков. Всякий осадок, попавший на более возвышен- ный участок дна, будет подвергаться перемыванию и передвижению по дну волновыми течениями взад и вперед до тех пор, пока он не будет сбро- шен в какое-либо достаточное углуб- ление дна. Представим себе, что в данном районе моря все пространство воз- можного накопления оказалось за- полненным и здесь больше нет уча- стков дна, лежащих ниже базиса действия волн. Это значит, что мате- риал, вновь сносимый в такой бас- сейн, не смо>чет прочно фиксироваться где-либо и все время будет перемы- ваться и передвигаться по дну с места на место. Обстановка изменится лишь в том случае, если в силу про- гибания земной коры некоторый уча- сток дна испытает опускание и над ним откроется новое пространство возможного накопления. Некоторая порция материала получит тогда воз- можность закрепиться: произойдет процесс устойчивого накопления. Отсюда видно, что накопление осадочных толщ, их оформление в геологический разрез может происхо- дить лишь в обстановке опускания земной коры. Только последнее мог- ло обеспечить накопление осадочных толщ, толщина (мощность) которых исчисляется километрами. Мы отметили выше, что характер морского осадка зависит от многих факторов, и большое разнообразие образующихся сейчас на дне моря отложений, наблюдаемое на коротких расстояниях, объясняется тем, что относительная роль и влияние ука- занных факторов более или менее быстро меняются от места к месту. Но, констатируя ту или иную то- . пографию осадков, образующихся в настоящее время, мы тем самым ре- гистрируем лишь единичное, мгно- венное их распределение. Всегда ли это первичное распределение будет зафиксировано в геологическом раз- резе? Чтобы выяснить это, поставим перед собой вопрос — при каких ус- ловиях такое сохранение первичной обстановки возможно. Из предыдущего легко получить на это ответ. Первичное распределение осадков закрепится и сохранится только в том случае, если погруже- ние земной коры происходит настоль- ко быстро, что каждая новая пор- ция осадочного материала сразу же оказывается внутри пространства воз- можного накопления и вовсе не под- вергается перемыванию, перемеще- нию по дну и переотложению. В тех
24 Природа 1942 же случаях, когда прогибание земной коры не успевает во-время предо- ставлять осадкам место под базисом действия волн, осадочный материал до своего накопления неминуемо под- вергнется перемыванию волновыми течениями и перемещению по дну. При этом осадки разных типов обя- зательно будут в той или иной сте- пени смешиваться, что поведет к сглаживанию различий, ослаблению резких переходов от одного осад- ка к другому, к преобразованию толщи в сторону усиления ее одно- родности. Для тех бассейнов, разрезы кото- рых мы находим на современных континентах (шельфовые моря прош- лых геологических эпох), первый случай, повидимому, совершенно ис- ключен. Дело в том, что земная кора никогда не совершает какого-либо од- ного простого движения вниз или вверх. На фоне общего крупного погружения, обеспечивающего накоп- ление осадочных толщ, происходят непрерывные колебания ее вверх и вниз разных масштабов, накладываю- щиеся друг на друга. В результате таких колебаний низших порядков поверхность дна, в среднем даже ос- тающаяся под базисом действия волн, то и дело приподнимается над ним, и тогда осадки подвергаются пере- мыванию, переносу, переотложению и смешиванию. К этому следует прибавить, что вместе с постоянными сложными вер- тикальными колебаниями дна меняет- ся физико- географическая обстанов- ка бассейна, перемещается береговая линия, изменяется рельеф прилегаю- щей суши и т. д., иными сло- вами, факторы, предопределяющие характер осадков, становятся весьма непостоянными, преходящими. Это ведет к тому, что на одном и том же участке характер осадков с тече- нием времени меняется, а последнее в обстановке постоянного перемы- вания осадков еще больше усиливает тенденции к смешиванию различных материалов и к увеличению однород- ности толщи. Роль времени в изложенном меха- низме ясна. Каждый осадок соответ- ствует условиям своего образова- ния. В каждый данный момент отла- гающийся материал по своему ха- рактеру вполне адэкватен существую- щей обстановке. Но первичное отло- жение осадка представляет собой единичное геологическое явление. Когда мы имеем дело с сформиро- вавшимся геологическим разрезом, следы единичных явлений уже утра- чены, неоднократные вертикальные колебания земной коры, которые ус- пели, благодаря большой длитель- ности геологического времени, со- вершиться раньше, чем данная пор- ция осадков устойчиво накопилась, приводят к тому, что перед нами оказывается значительно иная, пре- образованная картина распределения осадков, обобщенная и усредненная. Вот это усреднение и является в дан- ном случае основной функцией вре- мени. Действительно, наблюдаемый в конце концов разрез не отвечает уже какому-либо реальному моменту об- разования осадков. Ни в один мо- мент геологической истории первич- ное распределение осадков не было таким, каким мы видим его в офор- мившемся разрезе. Последний демон- стрирует некоторую среднюю фа- циальную картину, соответствующую средним физико-географическим ус- ловиям. Усреднение происходит как во вре- мени, так и на площади, приводя к выравниванию фациальных различий, их сглаживанию: осадки, первично лежавшие друг над другом и рядом, в какой-то мере смешиваются. Степень усреднения, очевидно, за- висит от взаимоотношения двух про- тивоположно действующих факторов: общего погружения земной коры и накладывающихся на него мелких встречных колебаний. Первый фактор стремится удержать первичное рас- пределение осадков, тогда как вто- рой действует в сторону смешения фаций, увеличения их однородности. Действительно, в зонах весьма ин- тенсивного прогибания земной коры (в геосинклиналях), как правило, наб- людается более разнообразная фа- циальная картина, тогда как на боль- ших геоантиклинальных площадях (на платформа^}, где общее опуска- ние имеет значительно меньший мае-
№ 1-2 Роль времени в геологических процессах 25 штаб, осадки в геологических раз- резах оказываются распределенными гораздо однообразнее. Чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить ме- зозой Кавказа с его разнообразием фаций, узкими фациальными зонами и резкими границами между ними, с мезозоем Русской равнины, на кото- рой наблюдаются очень широкие фа- циальные зоны с расплывчатыми гра- ницами, весьма постепенными пере- ходами от одной фации к другой и малыми, обычно, различиями между ними. Но и в геосинклиналях в*не- которые эпохи в связи с особыми временно возникающими условиями наблюдается такое взаимоотношение между указанными факторами, кото- рое способствует развитию однооб- разия осадков. Положение таких эпох в геотектоническом цикле и их спе- цифические особенности были рас- смотрены автором в другой статье1. Приведенный выше пример с угле- носными и соленосными фациями также получает свое освещение с точки зрения усредняющей роли вре- мени. Лагуна представляет собой еди- ничное, в масштабе геологического времени мгновенное явление. В ус- ловиях постоянных вертикальных ко- лебаний земной коры очертания ла- гун быстро меняются. Изменения эти происходят быстрее, чем они успе- вают фиксироваться, так как общее погружение коры, ведущее к захоро- нению разреза, не успевает закреп- лять картину первичного распреде- ления осадков. Раньше чем произой- дет закрепление, очертания лагун многократно изменятся, границы их испытают сложные смещения, и в разрез перейдет уже обобщенная фа- циальная картина, в которой индиви- дуальные очертания отдельных лагун утрачены. Мы будем наблюдать в разрезе сплошное и непрерывное раз- витие лагунных фаций на всей пло- щади, характеризовавшейся в течение более или менее продолжительного промежутка времени подобным режи- мом. Таков механизм широкого пло- щадного распространения угленосных отложений Донбасса или соленосных 1 О колебательных движениях земной коры. Изв. АН СССР, серия геология., № 2, 1938. толщ Приуралья. Отсюда видно, насколько неправы те, которые, на основании широкого площадного рас- пространения солей в последнем районе, пытаются отрицать их лагун- ное происхождение. Чрезвычайно рельефно обобщаю- щее действие геологического време- ни сказалось в процессе формирова- ния мощностей отложений. Известно, что в современных условиях быст- рота накопления осадков на дне моря весьма различна в зависимости от способа их образования. У устьев быстрых потоков, падающих с кру- тых берегов, очень быстро нагромож- даются большие массы грубого об- ломочного материала. Низменные и пологие берега почти не разрушают- ся, и отложение осадочного мате- риала происходит здесь очень мед- ленно. Кораллы строят свои соору- жения очень быстро, и коралловые рифы в своем росте на много пере- гоняют накопление известняков дру- гих типов. Быстрота накопления за- висит от морских течений, характера берега, солености воды, ее температу- ры и т. п. В связи с этим, толщина осадочного покрова, образующего- ся в наши дни на дне морских бас- сейнов, варьирует столь же сильно, как и фации. При этом наблюдается близкая зависимость мощности на- копленной массы от типа осадка, по- скольку, как легко видеть, то и дру- гое в современных условиях опреде- ляется одними и теми же физико-гео- графическими условиями. Опять-таки основываясь на прин- ципе актуализма, мы предполагаем встретить аналогичную простую за- висимость мощности осадка от его 'характера, т. е. от физико-географи- ческих условий образования, и в гео- логическом разрезе. Мы полагаем, что, в пределах единого стратигра- фического подразделения грубообло- мочный материал будет обладать большей мощностью, чем тонкие или- стые осадки или известняки. И, об- ратно, у нас возникнет тенденция объяснять различную толщину накоп- ленных и фиксированных в разрезе отложений различиями физико-гео- графических условий. Однако внимательный анализ рас-
26 Природа 1942 пределения мощностей древних оса- дочных свит снова выявляет несоот- ветствие действительности предполо- жениям. Распределение мощностей древних отложений оказывается не- зависимым от фаций осадков, т. е. от физико-географических условий их образования. Из чего это видно? Исследование разрезов показывает, что план распределения мощностей одновременных отложений, т. е. рас- положение мест, где за один и тот же промежуток времени осадки на- капливаются большей или меньшей толщины, оказывается значительно более устойчивым, чем план распре- деления фаций. Фациальный план меняется, а план распределения боль- ших и меньших мощностей сохра- няется в течение длительного времени почти неизменным. Это замечательное явление было исследовано нами в ряде работ, к которым отсылаем за подробностя- ми1. Здесь же будет достаточно ог- раничиться двумя примерами. Изучая геологические разрезы Сред- него и Нижнего Поволжья, мы лег- ко устанавливаем, что для огромного отрезка геологического времени—от верхнего девона до верхнего мела включительно — Поволжье являлось местом накопления более мощных осадков, чем соседние области, лежав- шие непосредственно к западу и к востоку отсюда, т. е. за один и тот же промежуток времени в Повол- жье накапливалась .большая толща осадочного материала, чем в приле- гающих районах. Между тем, на протяжении времени от девона до конца мела характер осадков, их фации менялись много- кратно и весьма резко. Известняки сменялись гипсами и ангидритами, последние — континентальными крас- ноцветными отложениями, далее сле- довали пески и глины, снова извест- няки разных типов, опять песчано- глинистые породы и т. д. И все эти столь разнообразные осадки, образо- 1 Большой Кавказ, I—III, Тр. ЦНИГРИ, вып. 108, 121, 126, 1938—1940; Мощность отложе- ний, как выражение режима колебательных движений земной коры, Сов. Геол., № 2—3, 1940, вавшиеся в самых разнообразных фи- зико-географических условиях, под- чинялись в распределении своих ббль- ших и меньших мощностей одной и той же схеме. Очевидно, говорить о зависимости мощности от физико- географических условий не прихо- дится. Если накопление в Поволжье более мощных, чем в соседних об- ластях, юрских песчано-глинистых свит можно было попытаться объяс- нить благоприятным положением этой области по отношению к дававшим облЪмочный материал участкам суши, то тем же фактором уже нельзя объ- яснить накопление в той же зоне от- носительно мощных верхнемеловых, мелоподобных известняков или гип- со-доломитовой свиты пермской сис- темы. Изучение истории Кавказа обнару- живает то же явление: там устойчи- вый план распределения больших и меньших мощностей сохраняется в течение юры, мела и палеогена, во- преки многократным и значительным изменениям фаций осадков. Например, полоса относительно больших мощ- ностей на северном склоне Главного хребта (Северокавказская геосинкли- наль) остается таковой и для песча- но-глинистой толщи нижней и сред- ней юры, и для коралловых извест- няков мальма, и для песков и глин нижнего мела, так же, как для мело- подобных известняков верхнего мела и разнообразных пород палеогена. Из таких сопоставлений с полной очевидностью следует, что план рас- пределения мощностей, поскольку он является столь устойчивым и неза- висимым ot характера осадков, пред- определяется не фациями и не фи- зико-географическими условиями фор- мирования каждого данного осадка, а какой-то более общей причиной. В качестве таковой анализ выявляет лишь одну: быстроту общего проги- бания земной коры. Оказывается, что там, где земная кора погружается более интенсивно, отложения накап- ливаются более быстро и форми- руется более мощный разрез по срав- нению с относительно менее интен- сивно прогибающимися участками, независимо ют характера осадков. К какому бы типу осадки ни принад-
№ 1—2 Роль времени в геологических процессах 27 лежали, они накапливаются в таком месте в большем количестве, чем в других, и мощность их является всег- да мерой погружения земной коры1. Механизм этой зависимости легко понять из предыдущего. Мы указы- вали, что устойчивое накопление осуществляется лишь в пределах про- странства возможного накопления под базисом действия волн. Теперь пред- ставим себе, что в бассейнах, с раз- резами которых мы имеем дело в на- ших исследованиях, всегда имеется в наличии достаточно материала для немедленного полного насыщения пространства возможного накопле- ния, независимо от характера этого материала. Тогда мы получим как раз то, что требуется наблюдением: там, где в силу более быстрого про- гибания земной коры под базисом действия волн будет открывать- ся большее пространство возможного накопления, будет накапливаться и большая толща отложений и наобо- рот. Но куда же в таком случае скры- лось влияние тех многочисленных и разнообразных физико-географиче- ских факторов, о которых выше го- ворилось? Можно найти этому только то объ- яснение, что перечисленные раньше физико-географические факторы в аспекте геологического времени яв- ляются преходящими, непостоянны- ми. Изменяясь в обстановке посто- янных поднятий и опусканий земной коры на площади и во времени, эти факторы уступают во взаимодейст- вие и, благодаря своей изменчиво- сти, в конце концов нейтрализуют друг друга. Фактор погружения земной коры действует, конечно, и в отношении накопления современных осадков. Но в современной обстановке, когда мы имеем дело с короткими промежут- ками времени, этот медленно дейст- вующий фактор остается для нас не- 1 Речь идет об обстановке, в которой фор- мировались геологические разрезы, наблюдае- мые сейчас на современных континентах. В этих разрезах фиксированы осадки исключи- тельно шельфовых морей. В океанах, за преде- лами шельфов, условия иные,' и там компен- сации прогибания земной коры накоплением не наблюдается. заметным. Наоборот, выступают на первый план непостоянные, изменчи- вые, но бурно действующие разнооб- разные физико-географические фак- торы, среди которых влияние движе- ний земной коры окончательно то- нет. Но когда мы переходим к геоло- гическому разрезу, где отпечатались события очень большой продолжи- тельности, мы видим, что время очи- стило процесс от влияния единичных изменчивых явлений, приведя их пу- тем суммирования к нулю. И в ре- зультате такого очищения обнажился основной геологический фактор, оп- ределяющий мощности,— фактор про- гибания земной коры. Здесь сумми- рующая роль геологического времени выявляемся с исключительной ясно- стью. В итоге суммирования процесс, прошедший через длительный про- межуток времени, приобретает совер- шенно новый характер, качественно отличный от того, каким он кажется нам с близкого расстояния, в усло- виях кратковременных наблюдений. Необходимой особенностью каж- дого разреза осадочных горных по- род является его слоистая структура. Толща всегда распадается на много- численные, лежащие друг на друге слои большей или меньшей толщины. Пока залегание слоев не нарушено последующим механическим вмеша- тельством, слои горизонтальны и огра- ничены сверху и снизу двумя па- раллельными поверхностями. Один от другого слои отличаются в той или иной мере составом слагающих их пород. Если мы обратимся к современным осадкам, то слоистость оказывается вовсе не столь неизбежным их свой- ством. В большинстве случаев мы наблюдаем неправильное нагромож- дение материала, весьма различное по форме, когда же устанавливается в их строении нечто подобное слои- стости, то неправильностью слоев, постоянным их выклиниванием и раз- дуванием, неясностью границ между слоями, первичным наклонным их по- ложением такая квази-слоистостьсиль- но отличается от настоящей упоря- доченной слоистости древних осадоч- ных пород.
28 Природа 1942 И здесь снова время выступает перед нами во всем своем могуществе. Анализ показывает, что истинная упорядоченная слоистость геологи- ческого разреза образуется в связи с обобщением в нем результатов многократных перемещений береговой линии. Фиг. 1. Накопление осадков у неподвиж- ного берега: 1 — галечник, 2—песок, 3 — глины, 4 — известняки. На фиг. 1 показана схема накопле- ния осадков в условиях стационарной сия моря. Вертикальный масштаб зна- чительно преувеличен по сравнению с горизонтальным. Во время стояния берега в точке 1 верхняя поверхность накопленных осадков была 1-а. Под этой поверх- ностью мы находим обычно конгло- мераты близ самого берега, дальше — пески, глины и, наконец, известняки. Когда берег переместился в точку 2, верхней поверхностью накопления стала линия 2-е. Здесь мы наблюдаем ту же последовательность фаций и то же расположение их относительно берега. Но в связи с перемещением последнего, сместились соответствен- но и фациальные зоны, так что над Фиг. 2. Образование слоев в условиях морской транс- грессии (см. текст). береговой линии. В этом случае в прибрежной зоне, сохраняющей одно и то же положение, накапливаются галечники, далее следует зона отло- жения песков, потом — глин и, нако- нец, известняков. Мы видим, что в этом случае нет места образованию горизонтальных слоев; смена пород происходит не снизу вверх по раз- резу, а в горизонтальном направлении; в разрезе обнаруживаются очень гру- бые и толстые „слои", поставленные вертикально. Такая картина совер- шенно не соответствует реальным геологическим разрезам и явно осно- вывается на неправильных предпосыл- ках. На фиг. 2 дана схема формирова- ния разреза в обстановке трансгрес- сивного движения берега (наступания на континент). Берег перемещается от А к В по направлению стрелки. Поверхность трансгрессии показана наклонной, чтобы иллюстрировать погружение земной коры, происхо- дящее позади движущейся береговой линии. Благодаря этому погружению, распространяющемуся на все большую территорию, и происходит трансгре?- конгломератами теперь отлагаются пески, над песками — глины, над гли- нами — известняки. Дальнейшее ясно: с каждым сме- щением берега, от 2 к 3, отсюда к 4, бит. д., соответственно сдвигаются зоны накопления отдельных фаций. В результате мы получим слоистую толщу, составленную из последова- тельности слоев конгломерата — пе- ска, глин, иввестняка, в которой слои располагаются параллельно поверх- ности трансгрессии, т. е. параллельно линии А —В. Подобное строение раз- реза полностью соответствует тому, что мы наблюдаем -в природе, и тем самым устанавливается, что механизм образования слоев именно такой. При этом мы находим и причину того, почему в разрезе не обнаружи- вается следов рельефа: при продви- жении берега морская трансгрессия срезывает рельеф затопленной суши до горизонтальной поверхности, на которой и отлагаются трансгрессив- ные слои. В своеобразном выражении рельеф оказывается заключенным в веществе самих Хлоев, в характере слагавшего их материала, Например,
№ 1-2 Роль времени в геологических процессах 29 слои, образующиеся там, где суще- ствовал резкий рельеф, содержат более грубый материал и т. д. Благодаря непрерывности движения береговой линии, этапы, искусственно выделенные нами, в разрезе, конечно, никак не будут отмечены. Если про- движение берега от А к В происхо- дит настолько быстро, что морские организмы не успели испытать за- метных изменений, у нас не будет никаких критериев для установления того, что слой есть образование в разных своих частях разновременное (левые части слоев образовались поз- же правых). При изучении разреза лать ряд важных заключений. Что же представляет собой слой? Очевидно, не что иное, как след от перемещения береговой линии. Слои развертываются постепенно позади движущегося берега, следуя за ним. Отсюда мы заключаем, что слои- стый геологический разрез отнюдь не дает нам картину статического распределения физико-географиче- ских условий в былые времена; слои запечатлевают динамику этих усло- вий и прежде всего динамику пере- мещения береговой линии. Теперь становится понятным, каким образом однотипные фации осадков, Фиг. 3. Образование слоев в условшх сложных колебаний * берега. мы будем расчленять его по слоям, полагая, что последовательность на- пластования соответствует последо- вательности образования. Такое за- ключение, как мы видим, неправиль- но, так как синхроничные комплексы, разделенные линиями 1-а, 2-е, 3-с и т. д., не соответствуют слоям и раз- резают их под острым углом. Последняя схема может быть услож- нена, если мы перейдем к случаю более сложных перемещений берега, включающих не только движение вперед, но и.встречные отступления (регрессии). Из комбинаций следую- щих друг за другом трансгрессий и регрессий можно вывести образова- ние любой наблюдаемой последова- тельности слоев. Фиг. 3 дает схему такого более сложного случая. Ме- ханизм образования определенной последовательности слоев в разрезах А, В, С и других из предыдущего ясен и не нуждается в допрлнитель- ном объяснении. Из предыдущих схем можно сде- в полном противоречии с условиями своего первичного образования, могут оказаться распространенными на ог- ромных площадях. Если вернуться к примеру валан- жинских конгломератов, то для нас становится теперь ясно, что широ- чайшее развитие их в Поволжье об- условлено не тем, что течения раз- носили гальки на огромной площади, тогда как береговая линия оставалась неподвижной, а тем, что берег пере- мещался и ковер конгломератов раз- вертывался вслед за ним и’ остался как след от этого перемещения. Кон- гломерат образовался не весь одно- временно, а постепенно, по мере про- движения береговой линии. В каждый момент он образовывался, как это вообще свойственно подобному осад- ку, в узкой прибрежной зоне, но вместе с движением берега сдвига- лась и эта зона, в то время как ранее образовавшиеся порции конгломерата сохранялись на месте своего нако- пления.
30.Природа 1942 Из предыдущего видно, что изуче- ние разреза далеко не всегда дает нам то, что мы рассчитываем из этого изучения извлечь. Обычно полагают, что, наблюдая разрезы осадочных пород, мы восстанавливаем стацио- нарную физико-географическую об- '“становку той или иной определенной геологической эпохи. Это, несомнен- но, не так. Изучение разреза дает нам прежде всего и главным образом процесс изменения палеогеографиче- ских условий, направленность этих изменений, их тенденцию. Оно дает нам движение условий, а не картину их неподвижного распределения в какой-либо момент. Там, где мы ищем арифметические равенства, на самом деле фигурируют выражения инте- грального исчисления. Действительно, наблюдая все тот же конгломерат, как мы можем уста* новить местоположение береговой линии, около которой этот конгло- мерат отлагался, для какого-либо определенного момента? Очевидно, что эта задача невыполнима. В не- который момент берег находился в любом месте среди поля развития конгломерата, но где именно — ска- зать невозможно. Все, что можно за- ключить из наблюдения, это то, что в течение валанжинского века бере- говая линия испытывала перемещения внутри такой-то площади, причем как главный процесс выявляется насту- пление моря на Русскую равнину с юга на север. В лучшем случае, если весьма далекая степень приближения нас удовлетворит, мы можем указать лишь некоторое среднее положение берега для этого века. То, что в случае базального кон- гломерата выявляется очень рельеф- но, в других случаях проявляется менее явно, но от этого суть деда не меняется. Распространение одно- образных юрских глин на громадной территории в пределах Европейской части Союза так же непонятно с точки зрения стационарных условий обра- зования глинистых осадков, как и формирование конгломерата на пло- щади в десятки тысяч квадратных километров. Это необычайно широ- кое распространение глинистой фации может быть донято только как ре- зультат многократных перемещений береговой линии, во время которых зона отложения глин, первично вовсе не широкая, мигрировала, передви- гаясь с места на место по широкой площади и в конце концов, при со- действии одновременного перемыва- ния осадков, на такой же площади оказались распространенными глини- стые породы. Здесь снова, следова- тельно, в слоистой толще глин запе- чатлелась динамика изменения усло- вий, а не обстановка, установившаяся в какой-либо точно определенный момент. Вместе с тем мы должны уточнить наше отношение к палеогеографиче- ским построениям. Пользуется общим распространением взгляд, что палео- географическая карта ничем принци- пиально не отличается от карты гео- графической. Различие предполагает- ся лишь количественное, сводящееся к меньшей точности палеогеографии по сравнению с картографией совре- менного земного лика. Согласно нашему убеждению, взгляд этот только потому не привел пока к крупным недоразумениям, что па- леогеографические схемы, составляе- мые сейчас, весьма грубы и общи. Когда мы хотим восстановить сред- нюю картину распределения суши и моря для целой, геологической эпохи, это как раз то, что может быть из разреза извлечено (см. выше .пример с конгломератом). Но если бы мы захотели значительно уточнить наши схемы и строить их для очень крат- ких отрезков времени, соизмеримых с продолжительностью образования отдельного слоя, мы оказались бы в затруднении: все привычные крите- рии, все устойчивые вехи ускользнули бы от нас, и мы оказались бы во власти полной неопределенности. Мы убедилась бы, что составление палео- географических карт по тому прин- ципу, на котором основаны карты географические, невозможно, что мы имеем дело с вещами, качественно различными. Спустившись к отдель- ным слоям и пытаясь для них соста- вить палеогеографические карты, мы утратили бы всякую возможность на- щупать устойчивое положение бере- говых линий, которые являются глав-
J4b 1—2 Роль времени в Теологических процессах 31 ним объектом исканий в палеогео- графии, и вместо них мы могли бы указывать лишь общее направление смещения берегов и в лучшем слу- чае амплитуду этого смещения. Поскольку перемещения берегов происходят в разных направлениях и развиваются в каждую эпоху внутри каких-то границ, для более или менее продолжительной эпохи может быть намечено некоторое среднее положе- ние берега, и именно оно и фикси- руется на палеогеографических схе- мах, являясь-единственно возможным достижением палеогеографии в этом направлении. Поэтому мы должны отдать себе ясный отчет в том, что простота очертаний суши и моря, характерная для палеогеографических карт, яв- ляется следствием не только одного несовершенства таких карт, их не- точности. Сложная конфигурация со- временных береговых линий пред- ставляет собой единичное, мгновен- ное явление, имеющее преходящее значение, тогда7 как на палеогеогра- фических схемах фиксируется лишь некоторое среднее, обобщенное поло- жение берега, суммарный результат многих единичных его колебаний. В рассмотренных явлениях геоло- гическое время выявляется не только как фактор усредняющий и обобщаю- щий. Мы видим, что, суммируя еди- ничные явления, оно вносит в конеч- ное выражение процесса качественно новое содержание. Оно вскрывает то, чем сумма геологических явлений принципиально отличается от каждого единичного явления, взятого порознь, и это не позволяет интерпретировать геологический разрез путем простого применения к нему результатов изу- чения физической географии нашей эпохи. Все предыдущее убеждает нас в ?рм, что те закономерности, которые могут быть выведены из изучения геологических разрезов, как правило, являются закономерностями статисти- ческого характера. Они основываются не на единичных явлениях, которые обычно ускользают от наблюдения, а на результатах их усреднения и суммирования. , В этом и заложено принципиальное различие между геологией и геомор- фологией. Последняя имеет дело с единичными явлениями, которые изу- чаются каждое отдельно. Она имеет дело с обстановкой, которая в аспек- те геологического времени является мгновенной и стационарной. Геология занимается суммарными и средними результатами единичных явлений, их динамикой. Поэтому и законы, кото- рые выводятся этими двумя науками, могут быть качественно различными, так как между единичным движени- ем земной коры и общей геотекто- нической тенденцией может быть столь же мало общего, как между движением отдельной молекулы и движением всего тела. Это не значит, что мы хотим бес- пощадно разделить указанные две дисциплины и уничтожить все связи между ними. Мы стремимся лишь показать, что взаимоотношение этих наук много сложнее, чем обычно предполагается. Оно выяснится не раньше, чем мы научимся понимать закономерности, связывающие еди- ничные физико-географические про- цессы с их геологической суммой. Такую проблему еще никто не ста- вил, и здесь огромное поле для ра- боты. Наконец, из того же следуют не- которые соображения о границах при- менимости так называемого принципа актуализма. Основываясь на последнем, геолог, восстанавливая процессы прошлого, исходит из предпосылки, что силы, действовавшие на нашей планете в былые эпохи, ничем существенным не отличались от тех природных агентов, которые проявляют себя на земле в наше время. Отсюда возмож- ность непосредственного применения результатов наблюдений над совре- менными физико - географическими процессами к объяснению событий, запечатлевшихся в строении земной коры. По своему существу это гениаль- ное обобщение, введенное в науку Геттономи Ляйелем, не может воз- будить никаких сомнений. У нас нет абсолютно никаких оснований пола- гать, что в течение тех эпох, кото- рые доступны изучению геологиче-
№ .... Природа, , ............. , 1942 сними методами, на земле проявля- лась какие-либо силы, теперь вовсе отсутствующие. Но это не значит, что указанный принцип может при- меняться к истолкованию геологиче- ского разреза столь упрощенно, как это обычно бывает. Никакие сверхъестественные силы на земле в прошлые эпохи не про- являлись. Но мы видели, что геоло- гический разрез отнюдь не фиксирует нам результаты первичных процессов: он сам является продуктом преобра- зований, благодаря которым единич- ные процессы скрадываются, а в строении разреза вносится качествен- но новое начало — статистическое обобщение первичных процессов. Это начало, неизвестное современным ге- ологическим образованиям, вносит большое различие между современ- ной обстановкой и тем выражением условий прошлых эпох, которое мы находим в геологических разрезах. Именно недостаточным пониманием специфических особенностей форми- рования геологического разреза и объясняется то, что заключение о независимости распределения мощно- стей древних осадков от их фаций вызывает столь упорные возражения. В современной обстановке тесная зави- симость толщины осадков от способа их образования бесспорна и является ведущей. Та же зависимость имела ве- дущее положение, несомненно, и в прошлые геологические века, но лишь как зависимость, определяющая единичные явления. Последние же в геологических разрезах уже не суще- ствуют, а статистический результат их суммирования, который мы имеем возможность наблюдать, подчиняется уже иной закономерности, в ко- торой на первое место выдвигается определяющая роль быстроты проги- бания земной коры. Многие губительные для прогресса нашей науки заблуждения будут ис- коренены, если будет достаточно по- нято и продумано это принципиаль- ное, качественное различие между тем выражением, которое геологиче- ские процессы получают при рассмо- трении их с близкого расстояния, в условиях малого масштаба времени, и результатом тех же процессов, оформившимся в аспекте весьма дли- тельного времени. Эту статью можно закончить ука- занием на близкую аналогию, раскры- вающуюся между миром геологиче- ских явлений, с одной стороны, и областью собственно физических про- цессов, с другой. Физика уже вполне прочно установила, что между явле- ниями, развивающимися в интимных масштабах атома, и процессами, дви- гающими макрокосм, существует прин- ципиальное различие. В первом слу- чае мы имеем дело с единичными явлениями, во втором же — с резуль- татом статистического обобщения первых. И законы, определяющие вторые, являются законами вероят- ностными; они отличаются от тех, которым подчиняются явления атом- ные. На почве этого разобщения двух физических миров произошло разде- ление физики на старую — классиче- скую и новую — квантовую. Взаимо- отношение между двумя этими физи- ками составляет одну из централь- ных проблем наших дней. Точно так же и в геологии воз- никает проблема изучения взаимоот- ношения между единичными явления- ми, как они даются нам геоморфоло- гией, и их статистическим результа- том, запечатленным в строении зем- ной коры. Радиевый институт Академии Наук СССР.
ИНЕРТНЫЕ ГАЗЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ВОДОЛАЗНОМ ДЕЛЕ Проф. Е. М. КРЕПС (Ленинград) При дыхании человека сжатым воздухом три явления разыгрываются у него в организме, которые ограни- чивают глубину погружения водолаза в мягком скафандре. Первое — это насыщение жидкостей организма и, в еще большей степени, жиров и липоидов азотом. На больших глубинах, ниже 100 м, т. е. при добавочном давлении свыше 10 ат- мосфер, насыщение тканей азотом столь велико, что даже после крат- ковременного, в 5—10 мин., пребы- вания на грунте, подъем водолаза — декомпрессия — требует нескольких часов. В противном случае водолазу неминуемо угрожает опасность кес- сонной или водолазной болезни от образования пузырьков азота в кровеносных сосудах, в мозгу, в нервных стволах и т. п. Второе—это токсическое действие высоких напряжений кислорода. Ка- залось бы, при глубоководных спусках надо заменить воздух, подаваемый для дыхания водолазу, кислородом и этим избежать пересыщения тканей азотом. Но этого сделать нельзя, так как кислород, под парциальным давлением в 3—4 атмосферы и выше, при достаточно длительном воздейст- вии, вызывает тяжелые заболевания: воспаление легких и поражение цен- тральной нервной системы (судороги). И первый и второй факты, т. е. азотная эмболия и токсическое дейст- вие кислорода, были впервые обна- ружены и изучены Полем Бэром (Paul Bert) в 70-х годах прошлого столетия. Третий'факт, который препятствует продолжительной работе под значи- тельно повышенным давлением, — это специфическое действие высоких напряжений азота на центральную нервную систему. Хотя специалисты водолазного и кессонного дела уже давно отмечали, что длительное пребывание в атмос- фере сжатого воздуха ведет к угне- тению центральной нервной системы и расстройству двигательной коорди- 3 Природа, № 1—2 нации, к состоянию, несколько сход- ному с алкогольным опьянением, однако, описаны эти расстройства были впервые лишь в 1932 г. Леонар- дом Хиллом и Филлипсом (L. Hill and Phillips). И только в 1935 г. амери- канские врачи Бенке, Томпсон и Мотли (Behnke, Thompson a. Motley) показали, что наркотическое влияние воздуха под повышенным давлением обязано специфическому действию атмосферного азота. Все эти факты приводили к выводу, что для успешной работы на глубине выше 100 м нужно дышать не воз- духом, а искусственной газовой сме- сью. В этой газовой смеси кислород дол- жен быть разбавлен индиферентным газом до парциального давления, от- вечающего парциальному давлению кислорода на уровне моря. А инди- ферентный газ должен обладать ря- дом свойств: малой растворимостью в воде и, особенно, в жирах, хорошей способностью к диффузии и, по воз- можности, не обладать специфиче- ским наркотическим действием, прису- щим азоту. Среди группы инертных (благородных) газов — аргон, гелий неон, криптон, ксенон — мысль, ес- тественно, останавливалась прежде всего на гелии. Гелий — газ, молекула которого состоит лишь из одного атома и имеет наименьший молеку- лярный (— атомный) вес, равный 4, в семь раз меньший, чем молекулярный вес азота, и скорость диффузии вдвое большую, чем у азота. И, действительно, в ряде стран начались работы по изучению физи- ологических свойств гелия (и других инертных газов). Это стало возможным лишь в последние годы, потому что, в связи с сильно возросшей потреб- ностью в гелии для нужд воздухо- плавания и других отраслей промыш- ленности, колоссально увеличилась его добыча, и цена на гелий сильно упала. Если двадцать лет назад 1 куб. фут гелия стоил в Америке 2500 долларов, то теперь цена его снизилась
34 Природа 1942 до 1 цента за кубический фут (Бенке и Ярборо, 1938). Приводимые ниже данные получены в основном американскими врачами Бенке и сотрудниками в ряде работ с 1935 по 1941 гг. Исследования велись в нескольких направлениях. С одной стороны, in vitro, изучалась растворимость гелия (и других инертных газов) в воде, в жирах, в жидкостях организма, коэ- фициент распределения гелия между водой и жиром, коэфициент диффу- зии и т. д. С другой стороны, in vivo, иссле- довались процессы сатурации орга- низма животного и человека гелием и десатурации от него, по сравнению с азотом; влияние высоких напряже- ний гелия на нервную систему чело- века и т. д. Результаты этих исследований оказались очень ободряющими и оправдали себя на практике. Растворимость азота, аргона и гелия в воде и в жирах Кэмпбелл (СатрвеП, 1933) показал, что растворимость азота в оливковом масле соответствует растворимости азота в костном мозгу и может служить мерой растворимости азота в жирах организма. Техника определения растворимости инертных газов в воде и в жирах (Бенке и Ярборо, 1939) состояла в пропускании пузырьков газа через воду или resp. через чистое оливко- вое масло. Затем — газовый анализ жидкости в манометрическом аппарате ван-Сляйка. Результаты измерений приведены на табл. 1. Коэффициент а указывает количество см3 газа (при 0° и 760 мм), абсорбируемых 1 см3 жидкости при 38° С. ТАБЛИЦА 1 Вода Оливковое масло аргон азот гелий аргон 1 азот । гелии а 0.0262 0.01275 0.00872 0.1395 0.0667|о.0148 Коэффициент распределения олив- ковое масло: вода Аргон Азот Гелий 5.32:1 5.24:1 1.70:1 Мы видим из таблицы, что в воде растворимость гелия в ГД раза меньше, в оливковом масле в 5 раз меньше, чем растворимость азота. Наоборот, растворимость аргона и в воде и в масле выше, чем раствори- мость азота. Особенное значение имеет, как мы увидим, коэффициент распределения газа между жиром и водой. Этот коэффициент у гелия в 3 раза ниже, чем у азота, т. е. тен- денция переходить из водного рас- твора в жир выражена у гелия в 3 раза слабее, чем у азота или аргона. Данные, полученные в опытах in vitro, полностью подтверждаются в опытах in vivo. Рассчитаем, какое количество газа может раствориться в жидкостях и тканях человеческого организма, весом в 60 кг, если человек дышит газовой смесью, состоящей из кисло- рода (20%) и азота (8О°/о) или, соот- ветственно, кислорода и гелия при нормальном барометрическом давле- нии. Принимая напряжение азота или гелия в легких равным 570 мм, содержание воды в теле 7О°/о и жира 13,2%, имеем (по табл. 1): Не Ы2 Вода — 70% — 42 кг 273 см3 400 см3 Жир —13,2% — 7,92 кг 98 см3 440 см3 371 см3 840 см3 Эти цифры показывают, что при одинаковом парциальном давлении газов количество гелия, поглощенного тканями организма, равно лишь 40% от количества поглощенного азота. Прямые опыты, поставленные на людях (на 11 хорошо тренированных водолазах), подтвердили эти данные (Бенке, 1937; Бенке и Виллмон, 1941). Люди дышали, в одних опытах, атмосферным воздухом под различным давлением, в других — газовой смесью из 75% гелия, 5.7% азота и 19.20% кислорода. В течение 3’/2 часов достигалось почти полное насыщение организма азотом (или гелием), о чем можно было судить по количеству газа, выделяемого из тела за последующий 6-часовой период дыхания в кислород (или в воздух, в опытах с гелием). Дыхание производилось в замкнутой системе, емкостью в 10 л, из которой
ftfe 1— 2 Инертные гйзь! й их Применение в водолазном деле 35 каждые полчаса брались пробы газа для анализа. Из этих опытов можно рассчитать гелиевую и азотную емкость орга- низма. Если организм находится в равновесии с напряжением гелия в легких, равным 760 мм, то емкость тела (средняя для 11 испытуемых) выражается числом 8.0 ±1.3 см3 гелия на кило веса. Для азота соот- ветствующая цифра равна 18.0 ±2.0 см3. Как мы видим, прямые опыты на людях дают для гелия величину, на те же 40% меньшую по сравнению с азотом. Техника определения гелия в газо- вых смесях применялась обычная в ра- боте с гелием. Она основана на том, что при температуре жидкого воздуха активированный уголь количественно адсорбирует азот и другие газы, за исключением гелия. В специальном приборе (Cady — аппарат) газовая смесь подвергалась адсорбции углем, затем гелий отка- чивался при помощи высокого ваку- ума и измерялся в газовой пипетке. Метод позволяет определять до 1 см3 гелия в пробах газа объемом в 1—1,5 л. ♦ Содержание гелия в получасовых пробах выдыхаемого воздуха позво- ляет построить кривые освобождения организма от поглощенного гелия — кривые десатурации — и сравнить их с такими же кривыми для азота. Полученные кривые показывают, что после длительного пребывания под давлением, когда достигнуто полное или почти полное насыщение тканей гелием (или азотом), период декомпрессии сокращается вдвое в случае гелия. При коротких экспозициях под давлением, однако, время декомпрес- сии для смеси гелийкислород и для воздуха практически не отличается. Дело в том, что около 75% всего поглощенного азота выделяется срав- нительно быстро и не является виновником газовой эмболии. Но сравнительно небольшая часть газа, которая растворяется в костном мозгу и в белом веществе спинного мозга, требует многих часов для полного выделения. Следующие циф- ры могут это иллюстрировать: после 3* 9 час. пребывания на глубине 30 м (вероятно, 100% насыщения) для полного выведения азота потребова- лось Ю72 час. декомпрессии. С другой стороны, 2-часовая экспозиция на той же глубине (75% насыщения) требовала лишь 60 мин. декомпрессии (Бенке и Виллмон, 1941). Во всех тканях, за исключением костного мозга и спинного мозга, легкая диффузия газов и интенсивное кровообращение ведут к быстрому выравниванию напряжения азота по всему телу. В костном мозгу и в спинном мозгу большое накопление азота вследствие богатства жиром и липоидами, ограниченная диффузия вследствие костных стенок и слабая васкуляризация — суммируются как факторы, замедляющие десатурацию после длительного пребывания под по- вышенным давлением. И вот тут высту- пает значение гелия. Гелий, обладаю- щий в пять раз меньшей растворимо- стью в жирах по сравнению с азотом, с коэффициентом распределения меж- ду жиром и кровью в Зраза меньшим, чем у азота, легче диффундирующий благодаря малой молекуле, требует значительно меньшего времени де- компрессии после длительного пре- бывания под повышенным давлением. Этими опытами были подтверждены старые наблюдения Сайэрса и Янта (Sayers a. Yant, 1926) на животных и предварительные данные Энда (End, 1937) на людях. Чтобы ускорить выведение азота во время декомпрессии, можно при- бегать к дыханию кислородом или смесью гелия с кислородом. Преиму- щество гелиевой смеси состоит в том, что она не токсична вплоть до глубины 150 м и даже глубже (Бенке и Виллмон, 1941). Дыхание чистым кислородом дает симптомы отравле- ния при длительном применении, начиная уже с глубины в 20 м, о чем было сказано выше. Следует ясно понимать, что опас- ность газовых эмболий и при поль- зовании гелием не меньше, чем и при пользовании обычным воздухом, если слишком форсировать сроки деком- прессии. Опыты показали, что при пользовании смесями гелий -|- кисло- род наступают „bends" — боли и-
36 Природа 1942 другие симптомы водолазной болезни при нарушениях режима декомпрес- сии. Однако, как правило, симптомы эти носят более легкий характер, не наблюдались параличи, потеря созна- ния, преобладали кожный зуд и легкие боли. Это можно объяснить, хотя бы отчасти, тем, что гелий имеет низкий коэффициент распре- деления жир : вода, ибо тяжелые симптомы связаны с образованием пузырьков в нервной системе, а жирсодержащие ткани должны по- глощать гелий в меньшей степени, чем азот. При работе в атмосфере гелия большее значение должны иметь ткани, быстро насыщающиеся и быстро отдающие 1*йз, ткани, богатые водой; тогда как для азота главное значение приобретают богатые жиром ткани, с медленным темпом сатурации и десатурации, как нервная ткань и костный мозг. Эти теоретические соображения были положены в основу расчета таблиц режима подъема водолазов При пользовании гелиевыми смесями. Практика лечения „bends* и других симптомов лечебной рекомпрессией показала, что после работы на гели- евых смесях лечебная рекомпрессия требует меньшего давления и мень- шего срока, нежели при азоте (Бенке и Ярборо, 1938). Влияние гелия на центральную нервную систему Выше было указано, что дыхание сжатым воздухом уже с глубины в 40 м вызывает постепенное угнетение высшей нервной деятельности, какое- то состояние отупения, сильное по- нижение работоспособности, нервно- мышечные расстройства и на глубине более 100 м может привести к поте- ре сознания. Анализируя источник этих явлений, Бенке, Томпсон и Мотли (1935) могли исключить роль кислорода и угольной кислоты и показали, что виновником этого состояния является азот. Под повышенным давлением азот обладает определенным наркотическим дейст- вием. Еще более сильным наркоти- ческим действием обладает аргон (ат. вес 40) (Бенке и Ярборо, 1939). Эти же авторы обнаружили (1938), что если в воздухе для дыхания азот заменить гелием, то нар- котическое действие замет- но уменьшается или даже совсем исчезавт.Это наблюдение, основанное на совпадающих субъек- тивных показаниях опытных глубо- ководных водолазов, было проверено на большом количестве людей. Опытный водолаз может на осно- вании субъективных ощущений с точностью до 15—20 м определить глубину, на которой он находится. Однако при замене воздуха гелиевой смесью это „ощущение глубины* исчезает. Водолаз, находясь на глу- бине 150 м, чувствует себя так хо- рошо, легко, что думает, будто находится на 30 м. Наоборот, если водолаз находится на большой глу- бине и дышит гелиевой смесью, и ему внезапно начинают подавать сжатый атмосферный воздух (при той же концентрации кислорода), то он испытывает сразу резкое ухудшение состояния, помутнение сознания, затруднение в управлении своими движениями и непреодолимую потребность быть поднятым немед- ленно на поверхность. Для того, чтобы получить коли- чественную сравнительную оценку „наркотического* действия азота и гелия, авторы испытали один тест, применяемый для оценки алкоголь- ного опьянения, с которым азотный „наркоз* имеет сходные внешние черты. Человек, хорошо работающий на пишущей машинке, был помещен в барокамеру, где дышал посменно то воздухом, то смесью гелия и кислорода при различных давлениях. Учитывалось количество слов в минуту и число ошибок, приходя- щихся на 100 ударов. Результаты испытания даны на табл. 2. Как и при алкогольном опьянении, при работе в сжатом воздухе появи- лись грубые ошибки, целые пропу- щенные строки, трудно читаемые слова и т. д. Ничего подобного не наблюдалось в гелиевой атмосфере. Характерно, тчто в атмосфере гелия человек сознавал, что он испытывает
Ха 1—2 Инертные газы и их применение в водолазном деле 37 ТАБЛИЦА 2 Глубина Тест Воз- дух Гелий + кислород Поверх- Слов в 1 мин. . . 63.2 69 ность Ошибок на 100 ударов . 0.32 0.52 200 фут Слов в 1 мин. . . 53 63 250 Фут Ошибок на 100 ударов .... Слов в 1 мин. . . 1.35 60 0.5 55.8 Ошибок на 100 ударов .... 1.1 0.57 трудность, и снизил темп, чем избе- жал ошибок, тогда как в сжатом воздухе не замечал ухудшения работы и не стал снижать скорость (утрата суждения). С чем можно связать меньшее наркотическое действие гелия по сравнению с азотом и аргоном? Гелий — химически инертный газ — не вступает в химические реакции, не имеет валентностей. Азот обладает химической активностью, имеет ва- лентности 3 и 5 и дает много сое- динений, но в организме газ азот инертен, он полностью выводится при дыхании чистым ‘кислородом. С другой стороны, столь же инертный, как и гелий, газ аргон обладает весьма сильным наркотическим дейст- вием. Повидимому, объяснение такой разницы надо искать не в химических, а в физических свойствах этих газов, в малой растворимости гелия в жирах и липоидах, в малом значении коэф- фициента распределения липоиды: вода. Согласно теории Мейер — Овер- тона, сила действия наркотиков параллельна их растворимости в липоидах. Наркотическое действие инертных газов и азота укладывается в ту же схему. Можно предположить адсорбцию или концентрирование жирорастворимых веществ в липо- идах поверхностной мембраны нерв- ных клеток, что ведет к уменьшению проницаемости клеточных мембран, а отсюда и к наркотическому эффекту. Другие физические свойства, с которыми можно поставить в связь физиологическое действие этих га- зов,— это их молекулярные веса. Молекула гелия состоит из одного атома, молекула азота — из двух. Молекулярные веса располагаются в такой же ряд, как и наркотический эффект: Не —4, N2—28, Аг —40. Практическое значение очень сла- бого наркотического действия гелия сводится к тому, что пользование гелиевыми смесями сделает возмож- ным более глубокие погружения. Если наркотическое действие азота в сжатом воздухе ставило предел погружению на глубине 100—120 м, то замена азота гелием позволит не бояться наркотического действия до глубины 300—330 м. Выводы 1. Гелий менее растворим в воде и особенно в жирах, чем азот. Коэф- фициент распределения жир:вода для гелия в 3 раза меньше, чем для азота. 2. Благодаря этому замена азота гелием приносит значительные выгоды. При насыщении организма газами под повышенным давлением, гелия поглощается в 272 раза менее, чем азота, причем эта разница осо- бенно велика для тканей, богатых жиром, как белое вещество мозга. 3. Выделение гелия из организма по- сле длительного пребывания под дав- лением происходит в 2 раза быстрее, чем выделение азота. 4. Симптомы кес- сонных заболеваний при дыхании смесью гелия с кислородом проте- кают легче, чем при аналогичных условиях дыхания воздухом, что мож- но объяснить меньшим накоплением гелия в богатой липоидами нерв- ной ткани. Лечебная рекомпрессия при гелии требует меньшего срока и меньшего давления, чем при азоте. 5. Применение во время декомпрес- сии, после дыхания сжатым воздухом, смеси гелия с кислородом позволяет значительно сократить время деком- прессии. 6. Гелий почти не оказывает вредного наркотического действия, которым обладает азот под повышен- ным давлением, что позволяет значи- тельно увеличить предельную глу' бину погружения водолазов,
38 Природа 1942 Литература [1] Behnke, Thompson a. Motley. Am. J. Phys., 112, 554, 1935. [2] Behnke. U. S. Naval. Medic. Bull., 35, 219, 1937. [3] Behnke a, Jarborough. Ibid., 36,542, 1938. [4] Behnke a. Jarborough. Am. J. Physiol., 126,409, 1939. [5] Behnke a. W i 11- mon. Ibid., 131, 619, 1941. [6] W i 11 m о n a. Behnke. Ibid. 131, 633, 1941. [7] End. Ibid. 120, 712, 1937. [8] L. H i 11 a. Phillips. Roy. Navy Med. Serv., 18, 115, 1932. [9] S a у e r s a, J a n t. (цит. no № 3). РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПОДГРУП- ПАМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ Г. Б. БОКИЙ Работая над периодической систе- мой, Д. И. Менделеев ставил перед собой одну задачу: расположить эле- менты в таблице таким образом, что- бы выявились аналогии, существую- щие между ними. Поскольку в длин- ных периодах наблюдается изменение валентности, аналогичное ее измене- нию в коротких периодах, постольку оказалось возможным разбить длин- ные периоды на два полупериода (ряда). При этом в одной клетке (в VIII группе) оказалось сразу три элемента, но зато на одну вертикаль попали элементы равной валентности. В зависимости от того, развернуты ли длинные периоды в одну строку или разбиты на две, различают две формы написания периодической си- стемы: длинную (табл. 1) и короткую (табл. 2). Исторически и у Менделеева и у Лотара Мейера длинная форма предшествовала короткой. Недостат- ком ее является наличие значитель- ного числа пустых клеток в верхней части таблицы. В свое время это об- стоятельство заставило Л. Мейера предполагать существование 10 неиз- вестных элементов между бериллием и бором. Короткая форма, к которой впо- следствии пришел Менделеев, не устраняла этого кажущегося дефекта, так как и при этом способе написа- ния оставались пустые клетки в пер- вом периоде; это послужило причи- ной бесплодных поисков легких эле- ментов, которые, как предполагалось должны были располагаться между водородом и гелием. Эти „кажущиеся* дефекты имеют сейчас лишь исторический интерес, так как наличие пустых клеток в верх- ней части таблицы не направляет больше научно-исследовательскую мысль по неправильному пути. Со времени работ Н. Бора и Ю. Томсона присутствие этих пустых клеток пол- ностью объясняется электронным строением атомов. Правда, еще и сей- час некоторые авторы пытаются устранить эти „дефекты* таблицы Менделеева, предлагая писать ее не в плоскости, а на поверхности конуса или других геометрических фигур. Это направление в настоящее время может считаться полностью выродив- шимся и, кроме создания схоласти- ческих схем, неспособным вызвать ка- кие-либо новые теоретические идеи. Действительным преимуществом длинной формы является то, что каж- дый элемент располагается в своей клетке и что в ней по вертикалям группируются действительно весьма сходные элементы. Расположение в одну строку длинных периодов со- гласуется с современными представ- лениями о строении атомов. Этот спо- соб написания лучше подчеркивает аналогию между соседними по гори- зонтали элементами. Короткая форма зато более ком- пактна, она лучше подчеркивает су-
№ 1—2 Распределение элементов 39 шествующие аналогии между элемен- тами по вертикалям, в ней легче за- мечается связь существующая, на- пример, между магнием и кальцием, с одной стороны, и между магнием и цинком, с другой, или такие же двойные отношения у кремния с гер- манием и титаном и т. п. Если придать таблице короткую форму, то, располагая элементы ко- ротких периодов с правой или левой стороны в данной группе, мы тем самым оставляем отчетливо видимое наличие двойных отношений и опре- деляем, кроме того, их относитель- ные значения, группируя в подгруп- пы более близкие по свойствам эле- менты. Существование этих двойных отношений становится незаметным в длинной форме таблицы; небезраз- лично, поместить ли углерод и крем- ний в правую часть таблицы над гер- манием или в левую над титаном. Однако эта двойственность не устра- няется и в короткой форме, так как написание этих элементов с левой стороны столбца или с правой будет подчеркивать иную степень их бли- зости к германию или титану. Чтобы подчеркнуть ‘ более тесную аналогию какого-либо элемента ко- роткого периода с одним из двух элементов длинного периода, в таб- лице Менделеева введены п о д г р у п- п ы. Однако, разделение элементов ло подгруппам остается до послед- него времени не вполне Определен- ным, так как почти каждый элемент малого периода по одним свойствам близок к одному из своих аналогов в длинном периоде, апо другим свой- ствам— ко второму. Проявление тех или иных свойств данного элемента зависит часто от внешних условий опыта, .от свойств веществ, с по- мощью которых мы определяем по- ведение данного элемента в тех или иных условиях. Поэтому вряд ли и в будущем можно рассчитывать на соз- дание универсальной формы таблицы. Приведу пример: по своим спек- тральным свойствам водород анало- гичен щелочным металлам, а гелий — щелочно-земельным, поэтому оба эти элемента в таблице периодической системы, в работах,' посвященных спектроскопическим исследованиям химических элементов, помещаются в первой и во второй группах, где по этим свойствам им и надлежит быть. Однако нахождение гелия во второй группе при классификации, учиты- вающей не спектральные, а какие-либо химические свойства, конечно, со- вершенно недопустимо. Нам кажется вполне обоснованным, что для какого-либо определенного свойства приемлема одна определен- ная же форма написания таблицы, которая наилучшим образом подчер- кивает существующие между элемен- тами аналогии в данном свойстве. Однако это обстоятельство не может служить оправданием существования многих (до 10) вариантов таблиц, ко- торые приводятся в нашей химиче- ской литературе, причем авторы обычно даже и не пытаются ничем оправдать свой вариант и не приво- дят никаких данных, указывающих на преимущества этого варианта перед другими аналогичными. Эти варианты сводятся к различ- ному расположению элементов ко- ротких периодов над элементами длинных, вследствие чего целый ряд элементов у одних авторов оказы- вается в главной подгруппе, у дру- гих в побочной. Кроме того, и объем каждой подгруппы, следовательно, не остается постоянным. Напомним, что главной подгруппой считается та, элементы которой по своим свойст- вам ближе к свойствам элементов коротких периодов. За границей в настоящее .время больше принято деление элементов длинных периодов на подгруппы а и b (табл. 1). Вопрос, как видим, сводится к ра- циональному расположению элемен- тов коротких периодов над элемен- тами длинных. Трудность такого рас- положения заключается, в частности, в том, что строение наружной элект- ронной оболочки элементов коротких периодов (простое постепенное уве- личение числа электронов в одной наружной оболочке) не позволяет вы- делить в них подруппы а и Ь, анало- гичные подгруппам длинных перио- дов, и поэтому для разделения на подгруппы приходится использовать другие данные.
40 Природа 1942 Критерии для отнесения элементов к разным подгруппам могут быть хи- мическими (способность данного эле- мента к различным химическим ре- акциям) и физическими. Сам Менде- леев построил таблицу на основании, главным образом, атомного веса и химических свойств элементов, но в последующие годы правильность та- блицы была подтверждена также це- лым рядом сходных физических при- знаков у химически аналогичных эле- ментов. Недостатком химических методов разделения элементов по подгруппам является то, что свойства каждого элемента изучаются в процессе ре- акции, т. е. во взаимодействии с дру- гими элементами, а от характера этих последних и от внешних условий за- висит поведение испытуемого эле- мента. Поэтому в качестве критерия лучше взять атомные свойства или же какое-либо физическое свойство элемента, когда последний образует простое вещество. Как уже было сказано, нельзя соз- дать универсальной схемы, однако, возможно для значительного коли- чества различных свойств обосновать ту или иную схему и тем самым по- ложить конец тому произволу, кото- рый имеет еще место в учебной хи- мической литературе в написании та- блицы Менделеева. Расположение элементов по Абеггу и Панету (1933) (табл. 1), по мнению Рабиновича и Тило (1933), наиболее отвечает химическому сродству и одновременно согласуется с теоре- тическими соображениями. Схема, представленная на табл. 1, до сих пор еще не стала общепри- нятой, иначе ничем нельзя объяснить существование параллельно с нею других, вовсе не обоснованных ва- риантов таблицы. Развитые в 1935 г. Б. В. Некрасо- вым представления о полной и не- полной аналогии химических элемен- тов в различных случаях валентности также приводят к тому же варианту таблицы, если объединение в под- группы вести по признаку максималь- ного числа аналогичных электронных структур у сравниваемых элементов в различных валентных состояниях. Обозначив случаи полной аналогии через (п), случаи неполной аналогии через (п—1) и случаи аналогии при характеристичной валентности через (1), можно отнести элементы корот- ких периоддв к той или иной под- группе элементов длинных периодов,
№ 1—2 Распределение элементов 41 Г*" I гл От & п гл nai. a & ш a 1 IV rw& гл а & p g *•* К ее. g И гл. а £ и itai u а t Wi поопнал а. 1 Лери т аА 1 1 1 н 2 Не 2 2 3 s£l £>е 5 а 6 с 7 Jf 8 0 s _ 5 3 3 / н № 12 13 . Ле 14 Si ' 9 16 s 17 а 4 4 5 <9 К 23 Си 20 Со. 30 Zr. 21 5с 31 Са -Г 82 Ti 32 Ge M 23 33 fit „ 24 Сг 34 5e . 85 Л/л 35 0ь 20 27 , 28 & Сс А 36 Кг 5 6 7 37 47 Л) 38 5г 48 Cd у 33 43 41 50 5n я st 42 JUo 52 Те 43 Ла 53 44 45 46 Яи ЯЯ 5У 54 Хе 6 а 9 с* 55 73 Ли 56 0а 80 Из 57 81 те Hf 72 32 s>& Ta 73 83 /51 74 W 84 Яе ” 85 J^fTl 76 77 „ 76 OS 73ъ 7 /0 „ 88 Яа , 83 Лс Th. 50 Pa 1/ 52 Табл. 2. проделав сопоставление, ясное из приводимых ниже примеров. Например, Na с К будет полностью аналогичен (п), с медью — непол- ностью (п—1); таким образом, он от- носится к подгруппе калия. Хлор с бромом являются неполными анало- гами (п—1), а с марганцем являются аналогами только в случае полной положительной валентности, т. е. (1), поэтому хлор следует относить в под- группу брома, и т. д. Так следует поступать во всех случаях двойных отношений. Когда у элемента имеются двойные отношения (п) и (п — 1) с нижележащими, то его следует объ- единить в одну подгруппу с элемен- том, с которым у него аналогия (п), в случае отношений (п—1) и (1) выше- стоящий элемент следует относить в подгруппу с элементом, с которым у него аналогия (п—1), а не (1). Проделав это разделение, нетрудно видеть, что мы придем к схеме рас- пределения элементов по подгруппам тождественной со схемой Абегга и Панета. Таким образом, метод Не- красова мы можем рассматривать как новое подтверждение одного и того же лучшего варианта написания таб- лицы Менделеева. К настоящему времени уже опреде- лены для большинства химических эле- ментов их кристаллические структуры. Эти кристаллохимические данные не были использованы названными выше авторами. Между тем, по сходству структур можно элемен- ты коротких периодов объединить с определенными элементами длинных периодов и тем самым провести раз- деление элементов по подгруппам. Сходство структур является след- ствием аналогии в характере взаимо- действия между атомами в простых веществах, поэтому структурными особенностями удобно воспользо- ваться в качестве критерия для та- кого разделения. Выявление кристал- лохимических аналогий в кристалли- ческих структурах химических эле- ментов является задачей настоящей статьи. Как будет показано ниже, крис- таллохимические данные приводят к той же форме таблицы (табл. 1 и 2), к какой приводят результаты исследования Б. В. Некрасова, и при- дают тем самым этой форме еще более универсальный характер. Нам казалось целесообразным ис- пользование рентгенографических данных, так как кристаллические структуры химических элементов от- ражают взаимодействие одинаковых атомов. Сходство же характера вза- имодействия между атомами является удобным критерием для химической
42 Природа 1942 классификации, для выявления ана- логии между элементами. Кристалло- химия изучает атомы, „находящиеся в покое", и в этом отношении ее ме- тод для формальной классификации представляет определенные преиму- щества по сравнению с методами, изучающими атом в движении — при химической реакции. В настоящей статье мы не ставим себе целью подробное описание кри- сталлических структур химических элементов. Поэтому цифровой кри- сталлографический материал, описа- ние модификаций одного и того же элемента мы приводим только тогда, когда эти данные нужны для нашей узкой задачи. По этой же причине мы опускали описание структурных модификаций простых веществ, обу- словленных вращением молекул в кристаллической решетке. В табл. 1 под символами элементов условными обозначениями показаны различные структурные типы. Так, например, буквы „к*, „г" и „ца соот- ветственно обозначают, что данный элемент в кристаллическом состоянии имеет структуру плотнейшей куби- ческой упаковки, плотнейшей гекса- гональной или же центрированной кубической. Буквой N обозначены структуры, подчиняющиеся закону Юма-Розери(см. ниже), буквами „с“ — сложные структуры, не подчиняю- щиеся этому закону и буквой „ми— молекулярные. Если структура при- ближается к одному из простейших типов, то рядом с буквой, ее обозна- X? jy jY. Фиг. 1. Придавая таблице длинную форму (табл. 1), легко видеть, что в правой части ее группируются металлоиды, а в левой металлы. Если обратиться к кристаллическим структурам элементов с металлоид- ными свойствами, то легко видеть, что для них характерны молекуляр- ные решетки и решетки, подчиняю- щиеся закону Юма-Розери; последние, конечно, одновременно могут быть и молекулярными. Формулировать этот закон можно следующим образом: координационное число /(атома хими- ческого элемента в кристаллической структуре равно 8 — IV, где V — номер группы периодической системы. Этот закон является следствием наличия у атомов стремления окружить себя октетом электронов. Эта тенденция осуществляется за счет образования у соседних атомов общих пар электро- нов, что определяет ковалентный ха- рактер межатомной связи в таких кри- сталлах. Координационное число у атомов простых веществ, структура которых подчиняется этому закону, равно, следовательно, числу ковалент- ных связей. Ниже приведены кова- лентные схемы таких веществ (фиг. 1). Из схемы следует, что координа- ционное число атомов галоидов в кристаллической структуре должно быть равно единице, для элементов VI группы — двум и т. д. Характер- ной особенностью ковалентной связи являются ее направленность и насы- щаемость. чающей, в скобках ставится вторая буква. В случае, когда для элемента характерны несколько модификаций, под символом находятся две буквы без скобок. Чтобы не загружать та- блицы, мы не приводим в одной клетке указаний на существование больше, чем двух модификаций, Металлическая связь, в отличие от ковалентной, не направлена и, следо- вательно, изотропна, от этого у эле- ментов с металлической связью стрем- ление атома окружить себя макси- мальным числом соседних атомов всегда может- быть удовлетворено. Поэтому^ среди металлов получают
№ 1—2 Распределение элементов 43 такое распространение структуры с большими координационными числами g и 12. В левой части периодической системы преобладают 3 структуры: плотнейшей кубической упаковки, плотнейшей гексагональной, обе с координационным числом 12, и цен- трированной кубической с координа- ционным числом 8. Теперь вернемся опять к правой части таблицы. Группа галоидов по закону /<=8— N должна иметь структуры с координационным чис- лом 1. Действительно, мы имеем для хлора, брома и иода структуры, в узлах решеток которых располагают- ся двухатомные молекулы, и, следо- вательно, каждый атом имеет одного ближайшего соседа. Расстояние С1 — С1 в кристаллической молекуле равно О 1.99А, в той же структуре расстоя- ние между атомами из разных моле- кул равно 2.79А. Соответственные расстояния в структуре кристалличе- ского иода будут 2.70 и 3.54А. Во- дород кристаллизуется в плотнейшей гексагональной структуре, в узлах которой располагаются двухатомные молекулы. Сходство структур и под- чинение закону Юма—Розери застав- ляют помещать водород над галои- дами, а не над щелочными металлами. В VIII „ва подгруппе мы можем формально считать, что благородные газы тоже подчиняются закону 8 — V и имеют координационное число рав- ное 0, т. е. атомы в их молекуле не имеют ближайших соседей, связанных с данными ковалентными связями. Эти вещества имеют одноатомные молекулы, которые связаны друг с другом вандерваальсовскими силами. Вандерваальсовские силы — это си- лы не направленные, поэтому струк- туры, в которых отдельные структур- ные единицы притягиваются друг к другу вандерваальсовскими силами, геометрически должны быть сходны с металлическими структурами. Вся совокупность других физико-химиче- ских свойств: температуры плавления, энергии решеток и пр. и пр., пока- зывает огромную разницу между ве- ществами этой подгруппы и просты- ми веществами других подгрупп. В шестой „в“. подгруппе коорди- национное число должно быть равно 2. Это может быть осуществлено в слу- чае замкнутых кольцеобразных моле- кул или молекул в виде бесконечных цепей. Оба варианта в действитель- ности и наблюдаются: так, например, в ромбической сере в узлах решетки располагаются кольцевые восьми- атомные молекулы, с расстояниями между соседними атомами, равными 2.12А, и между атомами из разных молекул — в З.ЗА. Структуры селена и теллура построены из бесконечных цепей с расстоянием у селена между О о соседними атомами в 2.32А и 3.44А меж- ду атомами из соседних цепей. У теллу- О ра для аналогичных расстояний 2.86А и 3.46 А. Кристаллические структуры кисло- рода изучены недостаточно полно. Известно, что кислород имеет, по крайней мере, 3 модификации: а — ни- же 23.5К0; р —от 23.5 до 43.5К° и 7— от 43.5 до температуры плавления 54.1К°. Из них подробнее изучена у-модификация. По данным Кизома (Keesom) и Такониса (Taconis) (1936), эта модификация представляет собою структуру плотнейшей кубической упаковки из пар О2 молекул. В V группе координационное число должно быть равным 3. Это действи- тельно имеет место в структурах Р, As, Sb и Bi. Все эти вещества имеют структуры, построенные из гофриро- ванных (вафельных) слоев. Расстоя- ние между соседними атомами внутри одного слоя всегда меньше, чем рас- стояние между атомами, находящи- мися в соседних слоях. Р As Sb Bi Расстояния между „ ближайшими атомами 1.74 2.51 2.90 3.11А Расстояния между . ближайшими слоями 3.01 3.15 3.36 3.47А Значения отличают- ся на ’/о 73 25 14 11 Разность этих значений межатом- ных расстояний могла бы послужить основой для количественной характе- ристики „меры металличности” хими- ческого элемента. У истинного ме- талла эти расстояния должны быть одинаковыми. Из приведенной таб- лична видно, что каждый нижележа-
44 Природа 1942 щий элемент в данной подгруппе периодической системы является .более металлическим", чем вышеле- жащий. Точных данных о расположении атомов в структурах кристаллических модификаций азота пока нет. Лучше изучена р-модификация, устойчивая от 35.4 до 63.О8К0, пред- ставляющая, повидимому, плотней- шую гексагональную упаковку с мо- лекулами N2 в узлах решетки. Типичным представителем эле- ментов IV группы является углерод, имеющий в модификации алмаза структуру с координационным чис- лом 4. Алмазной же структурой ха- рактеризуются также и остальные элементы этой подгруппы (Si, Ge, Sn), за исключением свинца, который кри- сталлизуется в плотнейшей кубиче- ской структуре. Элементы III „Ь‘ подгруппы должны были бы иметь по закону 8 — V коор- динационное число 5, но, как известно из теории кристаллических решеток, в структурах не может быть осей симметрии пятого порядка или мно- гогранников с пятью тождественными вершинами, поэтому, если бы даже тенденция атомов окружать себя пятью соседями была весьма сильной, то и в этом случае не могло обра- зоваться столь правильных структур, как в рассмотренных выше случаях для иных координационных чисел. Надо также иметь в виду, что даже сильно искаженные структуры с ко- ординационным числом 5, из-за недо- статка валентных электронов, не мог- ли бы быть обусловлены только ко- валентными связями. Кроме того, III „Ьв подгруппа находится уже доста- точно далеко от элементов с ярко выраженными металлоидными свой- ствами, и поэтому здесь мы уже дол- жны, наряду с ковалентными тенден- циями, считаться с сильно выражен- ным стремлением этих элементов образовать нормальные металличе- ские структуры. В результате борьбы этих двух противоположных тенден- ций, мы имеем в этой подгруппе из ряда вон выходящие, единственные в своем роде, уродливые структуры. Так, например, галлий имеет тетра- гональную решетку с восемью ато- мами в элементарной ячейке, причем располагаются атомы таким образом, что формально даже можно выделить в этой структуре координационное число 5. Структура индия также не- обычна. Это тоже тетрагональная ре- шетка, но, в отличие от решетки Ga, решетка In близка по форме к гра- нецентрированной кубической. Таллий имеет две модификации: плотнейшую кубическую и плотней- шую гексагональную. Металлический алюминий кристаллизуется в плотней- шей кубической структуре. По струк- туре бора, к сожалению, до сих пор нет еще достоверных данных. При- чины, по которым структуры Al, TI и РЬ не подчиняются закону Юма — Розери будут подробно рассмотрены ниже. Во второй „Ьи подгруппе по зако- ну 8 — Af мы должны ожидать струк- тур с координационным числом 6. Zn и Cd кристаллизуются в струк- турах, близких к плотнейшей гекса- гональной, но с сильно отличающи- мися отношениями осей: для струк- туры цинка с: а = 1.856, для структу- ры кадмия с: а = 1.885, вместо нор- мального 1.633. Такое отклонение вызывает настолько резкое изменение расстояний между атомами, лежащи- ми в одном слое, и атомами из раз- ных слоев (для Zn 2.66 и 2.91А; для Cd 2.97 и 3.27А), что эти структуры можно смело рассматривать как струк- туры, удовлетворяющие закону Юма— Розери. Для них надо принять плоскостную координацию с К — 6. Ртуть в кристаллическом состоянии имеет ромбоэдрическую структуру с нормальным координационным чис- лом 6. В I „Ьа подгруппе по закону Юма—Розери следовало бы ожидать координационного числа 7, но коор- динация 7 не может быть осуществле- на в кристаллическом состоянии по тем же причинам, что координация 5. Кроме того, металлический харак- тер этих элементов выражен гораздо более резко, чем у элементов III „Ьи подгруппы. Поэтому у всех элемен- тов I „Ь* подгруппы, как и у всех элементов, располагающихся от нее влево, мы имеем типичные металли- ческие структуры с большими коор-
jsfe 1—2 Распределение элемёйтйй 45 динационными числами (табл, 1). Од- дако это не значит, что эти элемен- ты вовсе лишены ковалентных свойств. Отнюдь нет. Здесь мы имеем дело лишь с границей структурного про- явления ковалентности. О тенденции к образованию ковалентных связей у этих элементов можно судить хо- могут быть объяснены тем, что эти элементы в кристаллическом состоя- нии не отщепляют всех своих валент- ных электронов. Соли четырехвалент- ного свинца гораздо менее устойчивы, чем двухвалентного. Соли трехва- лентного таллия менее устойчивы, чем соли одновалентного. тя бы по склонности их образовывать комплексные соединения, в частности, аммиакаты и металло-органические соединения. Способность к образованию кова- лентных связей падает в таблице по мере движения справа налево. Можно сопоставить падение ковалентных свойств справа налево в табл. 1 с возрастанием в том же направлении металлических свойств (металлично- сти). Однако способность к ковалент- ности лучше характеризует элемент. Трудно сказать, какой элемент яв- ляется более металлическим: К и Са или Fe и Со, но можно определенно утверждать, что ковалентные возмож- ности у Fe и Со выражены сильнее. Об этом мы можем судить по их способности образовывать комплекс- ные и металло-органические соедине- ния. Аномальные структуры свинца, тал- лия и алюминия, а также и индия, Эти элементы отдают в общее пользование только часть электронов, которых не может хватить на обра- зование нужного количества кова- лентных связей. Подтверждением не- полного отщепления электронов у этих элементов в кристаллическом состоянии могут служить аномальные межатомные расстояния в структу- рах этих простых веществ. На фиг. 2 по оси абсцисс отложены атомные номера элементов 3, 5 и 6 периодов таблицы Менделеева. По оси ординат — межатомные расстоя- ния. Как видим, эти расстояния у Pb, Tl, In и А1 больше, чем следовало бы ожидать по ходу кривой, соеди- няющей на диаграмме точки, отвеча- ющие соответствующим значениям соседних с ними элементов. Избыточ- ный отрицательный заряд атомных остовов Pb, Tl, In и А1 ведет к боль- шему расталкиванию соседних струк- турных единиц, в результате чего
4Й Природа 1942 межатомные расстояния у этих эле- ментов получаются несколько завы- шенными, по сравнению с соседними элементами, полностью отщепляющи- ми в кристаллическом состоянии свои валентные электроны. Кроме указанных выше ненормаль- ных свойств алюминия, аномалию его можно видеть по Юму — Розери, сравнив температуры плавления А1 с соседними с ним элементами: Na Mg Al Si 97°C 650°C 658°C 1420°C Увеличение температуры плавления Al по сравнению с магнием всего на 8° противоречит обычному повыше- нию температур плавления элементов коротких периодов с увеличением валентности элемента. Таким образом, определение под- группы сводится к решению задачи распределения элементов коротких периодов над элементами длинных. В основу классификации было по- ложено сходство структур кристал- лических элементов данной подгруп- пы. Структура лучше других свойств отражает химическое взаимодействие, существующее между атомами. На- личие аналогичных по характеру связи взаимодействий между атомами вле- чет за собою сходство структур. Под знанием структуры, однако, не сле- дует подразумевать знание только геометрического типа пространствен- ной конфигурации атомов. Как было указано, следует также обращать внимание на другие кристаллические характеристики, в частности, на меж- атомные расстояния и другие физико- химические свойства простых тел, которые могут обусловить аномаль- ность структуры и объяснить нали- чие в данной подгруппе веществ с разными структурами. Итак, рассмотрев имеющиеся исклю- чения и найдя им объяснение, можно перейти к распределению элементов по подгруппам. VIII „Ь* подгруппа включает все благородные газы. К VII „6“ подгруп- пе, кроме всех галоидов, бесспорно относится также и водород. В VI ,6“ подгруппе находятся элементы, удо- влетворяющие, как и в предыдущих случаях, закону 8 — N, а также О и Ро. Элементы V „д“ подгруппы ха- рактеризуются пластинчатыми струк- турами с расстояниями между ато- мами в слое меньшими, чем между атомами из разных слоев. Элементы V „а“ подгруппы—V, Nb и Та, в от- личие от вышеуказанных, кристалли- зуются в объемноцентрированной ку- бической решетке. IV „Ьи подгруппу составляют: С, Si, Ge, Sn и Pb, с ха- рактерными алмазными структурами (координационное число 4) для боль- шинства из них. Отнесение углерода и кремния, как это делается некото- рыми авторами, к подгруппе Ti, Zr, Hf и Th, имеющих типичные метал- лические структуры с координацион- ным числом 12, следует признать со- вершенно неправильным. Как было сказано выше, в подгруппу III „6“ по ряду кристаллохимических соображе- ний мы относили В, Al, Ga, Jn и Т1. Эти элементы имеют в том или ином отношении аномальные кристалличе- ские структуры. От них мы отделяли V ,аи подгруппу скандия, иттрия и лантана. Правда, против такого под- разделения можно было бы и возра- жать. В частности, можно было бы А1, как это некоторыми и делается, объединить со Sc, У и La. Выше мы указывали на причины, побудившие нас воздержаться от такого объеди- нения и поместить А1 в III „Ьи под- группу. Однако мы не можем пока этого сделать в столь категорической форме, как для выделения IV „Ь* подгруппы. В III группе неизвестны еще столь важные для классификации структуры, как Sc и особенно В. Ве- роятно, в ближайшие годы эти струк- туры будут определены, повидимому, также будут лучше изучены анома- лии, характерные для металлического алюминия, тогда вопрос о подгруп- пах III группы можно "будет решить окончательно. В II группе Zn, Cd и Hg как вещества, имеющие аномаль- ные металлические структуры, удо- влетворяющие до известной степени закону 8 — N, составляют подгруппу „Ьа. Be, Mg, Са, Sr и Ва составляют подгруппу „а“ и характеризуются нормальными металлическими струк- турами плотнейших упаковок. Очень незначительные отклонения отноше--
jjb j—2 Распределение элементов__________________________________ нИя кристаллографических осей от идеального случая у структур Be, и jVlg противоположно по направлению для отношения осей у аномальных структур Zn и Cd. I „Ь“ подгруппа (Си, Ag и Au) характеризуется гране- центрированными кубическими струк- турами. I „аи Li, Na, К, Rb и Cs — объемноцентрированными. Таким образом, 1а, Па, Illb, IVb, Vb, Vlb, VII6 и VIIIZ- подгруппы являют- ся главными подгруппами, осталь- ные — побочными. Резюмируя сказанное, можно сде- лать следующий вывод. В нашей учебной литературе фигу- рирует до 10 вариантов таблиц Мен- делеева, причем авторы не считают нужным обосновать тот или иной ва- риант разделения на подгруппы. Наи- более обоснованными, с точки зре- ния общности химических свойств элементов, является вариант Абегга и Панета (1933) (табл. 1). К этому же варианту приводит учение о полной и неполной аналогии электронного строения элементов при различных валентностях (Некрасов, 1935). Сделанное в настоящей статье со- поставление кристаллохимических данных, известных в результате ис- следования кристаллических структур химических элементов, также указы- вает на преимущество этого варианта перед другими. Таким образом, это уже третий, независимый от первых двух метод, позволяющий выбрать наилучший ва- риант из имеющихся вариантов рас- пределения химических элементов на подгруппы. Табл. 2 представляет этот вариант в короткой форме изображения пе- риодической таблицы химических элементов. РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ СССР В ТРЕТИЧНОЕ ВРЕМЯ В. И. БАРАНОВ Растительный покров СССР, в боль- шей части ее территории, сложился и развился в его современном виде под непосредственным воздействием ледниковых надвиганий плейстоцена. Ледниковый период с его повторяю- щимися волнами холода, вызывавши- ми трехкратное появление ледяного покрова в северных равнинных про- странствах Евразии и способствовав- шими усилению деятельности ледни- ков в горных системах, оказал, не- сомненно, решающее формирующее воздействие на состав флоры и пути перестройки растительных ландшаф- тов, развивавшихся здесь на всем протяжении третичного периода. • Однако климатический сдвиг, по- влекший за собой древнее оледенение четвертичного времени, начался зна- тельно ранее. Признаки общего по- холодания появляются уже в конце первой половины третичного време- ни — в палеогене, и вторая половина олигоцена является решающим мо- ментом в истории растительного покрова, ибо с ней связаны крупные геоморфологические изменения в структуре отдельных районов Евра- зии и сопутствующие им важнейшие миграционные смены растительного населения, существенно изменившие физиономию и локализацию расти- тельных ландшафтов. Эти смены от- ражали вместе с тем постепенное,но неуклонное похолодание климата и более отчетливую, чем это имело место в начале палеогена, дифферен- циацию климатических провинций. Вполне естественно, что познания растительных ландшафтов, предше- ствовавших периодам оледенения, приобретают большую значимость при разработке всех вопросов бота-
48 Природа 1942 нической географии нашего Союза, связанных с историей флоры и сук- цессиями растительного покрова. Опи- раясь на палеоботаническую доку- ментацию, представленную большим рядом ископаемых третичных ком- плексов, особенно интенсивно изу- чавшихся у нас в последние годы, и используя отчасти ареалогический анализ и метод эквивалентов, осно- ванные на современном распределении растений и на интерпретации их структурного экологического облика, мы попытаемся набросать самую об- щую картину строения и распреде- ления форм растительного покрова территории нашего Союза, проходя- щую сквозь всю толщу третичного периода (палеоцен, эоцен, олигоцен, миоцен и плиоцен), сопровождая этот обзор соответствующими изображе- ниями фрагментов наиболее, характер- ных типов палеоландшафтов в рекон- струкции автора этих строк. Таким образом, текст этой статьи и ее иллюстрации представляют одно не- разрывное целое и в некоторых ме- стах естественно служат взаимным дополнением. Наиболее древняя третичная флора СССР, с которой связывается начало изучения наших третичных отложе- ний, была отмечена еще Мурчинсоном (1845) и позднее изучена И. В. Па- либиным (1905) из саратовского яруса палеоцена нижнего Поволжья. Осо- бенно хорошо она представлена в кварцевых песчаниках г. Камышина, а также в ряде пунктов Корсунского и Сызранского районов. Флора эта, имеющая близкое сходство с палеоце- новыми флорами Западной Европы (Бельгия и Франция), имела, как по- казали новейшие наблюдения, доста- точно глубокое протяжение на восток от долины р. Волги вдоль северного побережья Каспия до отрогов Му- годжар, где А. Н. Криштофович об- наружил также ряд форм, сходных с Камышинскими. Повидимому, здесь проходит восточная граница этой флоры, точное сопоставление кото- рой с формами Западной Европы еще не осуществлено и в связи с этим физиономическая интерпретация данного палеоценового ландшафта в значительной мере условна. Типичны- ми формами здесь являются отпе- чатки листьев дубов (типа валоно- вых) с резко выраженной крупной нервотурой: Quercus diplodon, Q. ka- myschinensis, Q. perceserrata, Q. pla- tania). Сходны с ними по резкой текстуре жилок, но более удлинен- ной формы отпечатки так называемых каштано-дубов с характерным зубча- тым краем листовой пластинки: Dryophyllum rossicum. D. subcreta- ceum. Изобилующий неполными от- печатками этих листьев обломочный щебень в окрестностях горы Уши (Камышин) представляет прекрасный материал для школьных экскурсий. Гораздо реже встречаются остатки лавровых растений (Cinnamomum, Persea, Litsaed) и магнолиевых. Най- дены здесь следы кипарисового (Cha- tnaecyperis belgica), являющегося обычным для флоры бельгийского палеоцена, а в нижнесаратовских пес- ках обнаружены ископаемые окрем- нелые древесины хвойных из рода Podocarpoxylon. Не совсем разгадан- ными до сих пор остаются отпечатки дланевидных листьев девальквеи (De- walqued} — растения, предположи- тельно относимого к сем. лютико- вых и характерного для верхнемело- вых и нижнетретичных отложений Европы и Америки. Этот кустарник входил в состав подлеска каштаново- дубовых лесов палеоцена, и камы- шинские песчаники как раз дают большое видовое разнообразие для этого рода (Dewalquea gelindenensis, D. orientalis, D. grandifolid). Остатки крупных листьев калины (Viburnum giganteum) с резкой нервотурой ко- жистого листа дополняют этот ком- плекс ископаемых форм, дающих довольно цельное представление о внешнем облике палеоценового ланд- шафта, напоминающего современные жестколистные леса Средиземномор- ской области, Калифорнии и Австра- лии, с их парковым характером дре- востоя, разбросанного отдельными группами, под пологом которых и на прогалинах получают большое раз- витие кустарники. Представители ки- парисовых являются обычным элемен- том в этом комплексе форм, отра- жающем черты теплого, но несколько засушливого климата.
4 Природа. № I Фиг. 1. Каштаново-дубовый лес камышинского палеоцена. На первом плане каштано-дуб (DryophyUum), справа темная листва дерева из лавровых, слева раскидистая крона жестколистного дуба, за ним по обе стороны темнеют хвойные из кипарисовых; в подлеске — девальквея, циннамоны, гревиопсис, литсея и веточка магнолиевого I ю Развитие растительных ландшафтов со
50, Природа 1942 Растительные остатки из следую- щего раздела третичного периода — эоцена — выявляют нам признаки еще более теплого и влажного, тропиче- ского климата. Они представлены хорошими отпечатками в спондило- вых глинах Киева и буроугольных пластах Екатеринопольских копей у Звенигородки, откуда и описаны еще в 1883 г. И. Шмальгаузеном. Назем- ная флора здесь представлена 32 ви- дами, а водноморская двумя — Zostera kiewiensis, Posidonia Rogowiczi, при этом последние также указывают, в особенности посидония, на теплый, тропический климат эоценового бас- сейна, простиравшегося от Англии до Украины, а, возможно, и до Урала, где Криштофовичем обнаружена по- сидония в опоках с. Колчеданского. На берегах этого моря в прибрежных зарослях произрастала короткосте- бельная пальма—нипа (Nipa Bartini). Не исключена возможность существо- вания здесь и зарослей мангровых, характерных для прибрежных лесов тропических морей, косвенным пока- зателем чего является недавнее на- хождение здесь остатков крупного болотного папоротника — хризодиум (Chrysodium Lanceanum), ближайшие современные виды которого, являясь галофитами, сопутствуют солончако- вым отмелям в полосе мангровых зарослей. Тропические типы хвойных: секвойя (Sequoia carbonarid), таксодий (Taxodioxilon sequoianum) образовали здесь леса, уплотненные наличием быстро разрастающихся фикусов (Fi- cus kiewiensis, F. Rogowiczi). В состав ярусов этого леса входили тропиче- ские бобовые (Leguminosites Feofila- ctcrwi, L. Rogowiczi), некоторые лав- ровые (Cinnamomum ucrainicum), эв- калипты (Eucalyptus obtusifolius), пальма-сабаль (Sabal ucrainica.) и в подлеске были многие своеобразные кустарники: андромеда (Andromeda protogaea), хакея (Naked), ломатия (Lomatia ucrainica) и даже обнаруже- ны остатки злака (Palaeopyrum incer- tum) и бромелиевых (Bromelites Do- linskii). Несколько неопределенным до сих пор остается положение иско- паемой флоры р. Лозьвы в Северном Урале, описанной Криштофовичем (1933) в качестве эоценовой, но с возможным отнесением ее к верхнему мелу. В составе этой флоры привле- кают внимание отпечатки растения, предположительно зачисляемого в семейство крапивных с весьма свое- образной ячеистой текстурой листьев, определяемые как макклинтокия(Л4ас- clintockia Lyellii, М. trinervis), харак- терные для отложений Гренландии. Кроме того, здесь указываются: два вида секвой (Sequoia Langsdorfii, S. Reichenbach.it), магнолия (Magnolia Inglefieldii), также из гренландского цикла, илекс (Ilex longifolia), фикус (Ficus uralicd), тополь (Populus Ri- chardsonii), лещина (Corylus Mac- quarrii) и два неполных отпечатка листьев папоротников. Эта флора силь- но отличалась от эоценовой Киева, в в то же время весьма далека по свое- му составу и облику от эоценовых флор далекого северо-востока Сибири. Здесь из отложений Ново-Сибирских островов Шмальгаузеном (1896) опи- сано несколько хвойных: секвойя (Se- quoia Langsdorfii), таксодиум (Taxo- dium distichum), глиптостробус (Glyp- tostrobus Ungeri) и также сосна и, возможно, даммара; особенно харак- терны здесь крупные листья тополей (Populus Richardsonii) и более мелкие листья, ранее определявшиеся как Populus arctica, а теперь переимено- ванные в Trochodendroides arctica (из сем. Cercidiphyllaceae). На Анадыре к этим формам добавляются еще ольха (Alnus Kefersteinii), клен (Acer arcticum), виноград (Vitis Olrikii) и нисса (Nyssa arctica.). Любопытно, что хвойные и арктический тополь, став- ший сейчас Trochodendroides arctica, а также упомянутый вид ольхи сбли- жают флору Анадыря с верхнемело- вой флорой Буреинского Цагаяна (Бе- логорья), являющегося колыбелью умеренных флор Восточной Азии, которые, как увидим ниже, сыграли большую роль в формировании тре- тичной растительности Евразии. Весь- ма ограниченное представление о па- леогеновых флорах Амурского края дает ископаемый комплекс Кумарин- ского Цагаяна в нижнем течении р. Зеи, описанный А. И. Поярковой (1939) и представленный небольшим кругом форм умеренного климата: тополь (Populus tsagajanicd), ива (Sa-
№ 1-2 Развитие растительных ландшафтов 51 Фиг. 2. Остатки растений из эоценовых отложений окрестностей Киева по И. Шмальгаузену, 1883. 1. Posidonla Ro- gowiczi Schmalh. 2. Sequoia carbonaria Schmalh. 3 — 4. Nipa Bartini Schmalh. 5. Leguminosites Rogowiczi Schmalh. 6 — 8. Bromelites Dolinskii Schmalh. 9. Ficus kiewiensis Schmalh. 10. Erysiphe protogaea— с листа фикуса. 11. Legu- minosites Feofilaktowi Schmalh. 12. Palaeophyrum incertum Schmalh. (a), Zostera kiewiensis Schmalh. (&), Posido- nla Rogowiczi Schmalh. (c). 13. Lygodi- um. sp? 14. Polypodium sp. 15. Podocarpus Apollinis Ett. 16. P suessionensis Watelet. 17. Sequoia Couttsiae Hr. 18 — 19. Sabal ucrainica Schmalh. 20 — 22. Cinnamomum ucrainicum Schmalh. lix lottgd), дзельква (Zelcova Ungeri), клен (Acer atnurense) и два неопре- делимых отпечатка двудольных (Phyl- lites sp.). Некоторые виды этой фло- ры параллелизуются с' формами американского палеогена, более Древними, чем олигоцен, что поз- воляет предполагать ее верхне- эоценовый возраст. Таким обра- зом, уже в эоцене намечается та дифференциация флор, которая с особой выразительностью проявляется в олигоцене в ре- зультате климатического сдвига в сторону общего похолодания и крупных геоморфологических трансформаций в середине этого периода. С этого времени, как указывает А. Н. Криштофович, тропические леса, покрывавшие пространство Европы до Урала (полтавская флора), начинают отступать к западу и юго-западу под напором лесов умеренного листопадного типа (тургайская флора), до сих пор населявших Сибирь. Олигоценовые отложения, из- вестные под названием полтавс- кого яруса, широко распрос- транены по югу Европы от Балканского полуострова через Украину до централь- ной русской платформы и оттуда на юг до южных отрогов Урала. Они содержат растительные остатки, ри- сующие нам картины пышных лесов с преобладанием вечнозеленых пород, но уже имеющих и наличие листо- падных. Обнажения кремнистых пес- чаников правобережья Украинской ССР (Могильно, Кремнянка, Ябло- нец и др.) позволяют при ближайшем изучении составить довольно отчет- ливое представление о растительных ландшафтах полтавского типа. До- статочно упомянуть, что для одного только Могильно мы уже имеем 57 видов, а в списке флоры песчаников, приводимом Пименовой (1937), имеет- ся свыше 130 видов, причем хвойных указывается 12 видов, пальмовых — 5, дуб представлен 8 видами, фикус—7, банксия — 7, лавровые— 14. Мы стал- киваемся здесь с составом флоры, сложенной из тропических и субтро- пических элементов с небольшой примесью форм умеренной зоны. Бросается в глаза большое система- тическое разнообразие как в отно- шении представленности большого количества видов, так и в отношении наличия отдельных родов, сейчас
52 Природа 1942 свойственных Австралии и Южной Америке, что, конечно, затрудняет реставрацию структуры растительных группировок, слагавших элементар- ные ландшафты этой сложной расти- тельности, и наша иллюстрация (фиг. 4) представляет один возможный фраг- мент. Кварцевые песчаники Курской области (Тим и Молотычи), пред- ставляющие верхний отдел полтав- ского яруса, по данным И. В. Пали- бина (1930), содержат уже более бедную (27 видов) флору, в которой хвойные представлены двумя видами секвой (Sequoia Langsdorfii, S. Tour- nalii) и сосной (Pinus paleostrobus). Весьма характерны * жестколистные дубы (Que reus Gmelini, Qu. tiinensis, Qu. neriifolia)\ в числе вечнозеленых растений указываются магнолия (Mag- nolia Dianae), фикус (Ficus Giebeli}, андромеда (Andromeda protogaea), мирсина (Myrsina doryphora), банис- терия (Banisteriacenlaurorum)\i плющ (Hedera Eichwaldii). Из листопадных растений встречались тополя (Popu- lus mutabilis), грецкий орех (Juglans acuminata') и два вида крушины. Вся эта флора несет еще отпечаток су хого и жаркого климата, сменявшего- ся, возможно, по времени засухами. В это время обособляются горные хвойные леса, и на Урале они слага- лись из особого вида ели (Piceostro- bus Neustruevi Palib.), близкого к тян-шанской (Picea Schrenkiana). Для олигоцена Кавказа представ- ление о растительности дают иско- паемые окремнелые древесины, най- денные в майкопской толще на р. Сумгаит (с. Перекюшкюль) близ Баку; они изучены Феликсом (J. Fe- lix, 1894). Описанные здесь в качестве новых видов представители 9 родов двудольных относятся к различным семействам: 1) крушиновые — Rham- nacinium affine, 2) мироболановые — Combretacinium quisqualoides, 3) ана- кардиевые— Anacardioxylon unira- diatum, 4) рутовые — Sjogrenia crys- tallophora, 5) чайные— Ternstromiaci- nium euryoides, 6) лавровые — Perseo- xylon aromaticum, 7) гамамелидовые— Platanidium porosum, 8) буковые — Fegonium causasicum, 9) сапотовые — Toenioxylon porosum; остатки хвойных представлены двумя видами: Pityoxy- lon silesiacum и CupressinoxyJon ex- cellens. Соотношение количества об- разцов, полученных Феликсом для обработки (44 двудольных и II хвой- ных), показывает, что в составе этих лесов преимущества были за дву- дольными, толстые стволы которых и слагали основной древостой. Как флора полтавских песчаников, так и флора майкопской толщи Перекюш- кюля показывают на тропический облик этих растительных ландшафтов олигоцена, свойственных юго-западу. Пальмы здесь доходили до Каспия, но часть вечнозеленых форм, воз- можно, доходили до Павлодара на р. Иртыше, где обнаружена флора, еще окончательно не обработанная, содержащая циннамоны (Cinnamo- тит). На протяжении олигоцена эти тропического облика вечнозеленые ландшафты, под влиянием появления все новых и новых выходцев тур- гайской флоры Ангариды, начинают переформиров ваться в сторону уси- ления в их составе умеренного листо- падного элемента. Приток этих форм особенно увеличивается после исчез- новения тургайского пролива. Среди олигоценовых флор полтавского типа с наличием тропических связей совершенно особое место на терри- тории нашего Союза занимает от- крытая Е. Коровиным (1932) флора озера Эр-ойлан около Кушки в Турк- мении. Основную массу ее состав- ляют отпечатки длинных и узких крупнозубчатых листьев, напоминаю- щих по нервации ныне живущих в южной Африке и Австралии предста- вителей семейства протейных (Рго- teaccae). Они описаны Коровиным в качестве отдельных видов нового рода палибиния (Palibinia Е. Ког.). Кроме того, указываются кожистые листья сумаха (Rhus turcomanica) и майтенуса (Maytenus turcomanicus), дополняющие этот склерофильный тропический комплекс форм, являю- щийся, повидимому, наиболее восточ- ным, внутриконтинентальным форпо- стом полтавского типа флоры, пре- терпевшей здесь сильную ксерофи- лизацию. Растительный ландшафт, слагае- мый этими своеобразного габи- туса деревьями и кустарниками, напо-
Фиг. 3. Тропический лес киевского эоцена. На фоне темнохвойной секвой [Sequoia carbonaria) выделяются крупные листья фикуса (Ficus kiewiensis)-, справа склонилось бобовое (Leguminosites Feofilaktovi), под ним мелкая листва андромеды (Andromeda protogaea), хакеи (Hakea), ломатии (Lomatia ucralnica), далее вздымается циннамон (Cinnamomum ucrainicum), пальма-сабаль (Sabal ucrainica), соцветия злака (Palaeopyrum incertum), эвкалипт (Eucalyptus obtusifolius) и у воды пальма- нипа (Nipa Burtini), под ней темный контур бромелиевого (Bromelites Dolinskii). Хе 1—2________Развитие растительных ландшафтов СП с*
54 Природа 1942 минал современные аспекты саванн юго-западной Австралии, приурочен- ные к засушливым районам (250— 500 мм осадков в год). Олигоценовые тургайские флоры представлены у нас большим количе- ством местонахождений, и первое описание растительных остатков из тургайской области было опублико- вано Абихом (1859); значительно позднее Палибин (1904) дал допол- нительно ряды местонахождений из Приаралья, Криштофович для Усть- Урта (1930) и Пояркова для индрико- териевых слоев Казахстана (1932). Сейчас для данного тургайского района, которым определяется само название флоры, мы уже имеем 25 форм, характеризующих эту однооб- разную, но вместе с тем в известной степени монолитную флору мезофит- ного типа. Здесь указываются: саль- виния (Salvinia Reussii), таксодиум (Taxodium dubium), секвойя (Sequoia Langsdorfii) мятлик (Poacites sp.), то- поль (Populus mutabilis), грецкий орех (Juglans acuminata), мирика (Myrica dry andraides), ольха (Alnus nostratum), лещина (Gorylus turgaica, C. Macquarii), бук (Tagus Antipovii, F. deucalionis), четыре вида дуба (Quercus Gmelini, Q. Nimrodi, Q. dry- meja, Q. Alexeeva), дзельква (Zelcova Ungeri), ликвидамбар (Liquidam- bar europaeum), ореодафна (Oreo- daphne Heerl) и ююб (Zizyphus tiiiaefolius). Этот, по словам A.H. Криштофовича, „утомительно однообразный тип тур- гайской флоры" господствовал на обширных пространствах Северной Азии от Приаралья до Крайних вос- точных пределов Ангариды, где он представлен ископаемыми комплек- сами на побережье Охотского моря (Туйская губа), Уссурийского края (Новокиевск, Посьет, Амагу, Сихота- Алин), и не теряет своей физиономии в богатой растительными остатками дуйской свите о. Сахалина. Комплекс ископаемых форм последней (свыше 70 видов) рисует нам более сложные картины растительности, связанные, быть может, с умеряющим влиянием более влажного климата и разнооб- разием экологических условий расчле- ненного берегового ландшафта. В ос- нове, однако, растительные остатки дуйской свиты дают нам те же фор- мы хвойных (таксодий и секвойя) и широколиственных пород, среди ко- торых береза, дуб, вяз, клен и гико- ревые (грецкий орех) представлены несколькими видами; в составе этих лесов оказались более сохранными одиночные представители более ран- ней флоры в виде лавровых, магно- лиевых и виноградных, подобно тому как в составе современной расти- тельности Уссурийского края мы на- ходим в качестве реликтов многие элементы третичной флоры. Описанная М. Э. Янишевским (1915) как миоценовая флора из окрестно- стей г. Томска, по современным представлениям, принадлежит верхне- му олигоцену. Из 14 описанных здесь видов наиболее распространенной (судя по числу образцов) формой оказывается ликвидамбар, обращают внимание крупные листья с зубчатым краем, тождественные с гренландским дубом (Quercus graenlandica), не встречающимся в других местона- хождениях тургайской флоры; семь общих видов связывают эту флору с Приаральем, таким образом здесь представлен простой локальный ва- риант тургайского леса. Наиболее богатой и потому, быть может, не- сколько своеобразной в тургайском цикле оказывается флора горы Ашу- тас из Зайсанской котловины (М. Ф. Нейбург, 1928; И. В. Палибин, 1933), для которой уже сейчас уста- новлено в числе 27 родов 33 вида (В. И. Баранов, 1939). По данным обработки новых коллекций.с это- го места, еще неопубликованным (И. В. Палибин), флористическое раз- нообразие этого местонахождения повышается до 150 видов. В этом богатом комплексе, представляющем действительно „ископаемый герба- рий", по обилию отпечатков, выполня- ющих пласты третичных глин, име- ются формы из числа редко встреча- ющихся, которые сближают Ашутас с дальневосточными вариантами тур- гайской флоры (Magnolia sachalinen- sis Palib.) и с более молодой плио- ценовой флорой ^Бухтормы (Betula Sokolowii). Несомненно, что олиго- ценовый лес Ашутаса наиболее полно
Фиг. 4. Смешанный субтропический лес олигоцена Могильно. Полтавский тип флоры А. Н. Криштофовича. На первом плане лотос (Nelumbium), над ним веточка ивы (Salix media) и папоротник (Pteris sp.), далее лиана-смилакс (Smilax grandifolia), охватывающая куст аралии (Aralla Schmalhauseni) и взбирающаяся на ветви лавра (Lauras primigenia)' позади аралий—молодой подокарпус (Podocarpus suessionensis),Han ним блестящие листья фикуса (Ficus multinerPls), выше веточка даммары (Dammara Armaschevskil) с двумя шишками; правее крупные листья дафногены (Daphnogene Kryshtofovichi) ниже лист пальмы-сабаяь (Sabal haeringlana), под ним миртовое (Myrtophyllum warden), циннамон (Clnnamomum); внизу мелкие кустарники (Gre- wlella, Persoonia). & >—* to Развитие растительных ландшафтов Си СП
56 Природа 1942 представляет нам в своем составе тургайский комплекс вместе с целым рядом более древних форм, являю- щихся для него в известной мере реликтовыми; А. Н. Криштофович отмечает, что в составе ископаемой флоры Ашутаса еще полностью сох- раняется американско-азиатский об- лик флоры до выпадения из нее об- щих элементов, которое обусловило расчленение голарктической области на азиатско-европейскую и американ- скую. Приведенный обзор с доста- точной определенностью выявляет пространственную локализацию раз- личных типов растительного ланд- шафта и позволяет, по крайней мере для конца палеогена, наметить, сле- дуя А. Н, Криштофовичу, ряд бота- нико-географических провинций для территории СССР. 1. Полтавская провинция, ох- ватывающая юго-западные терри- тории от Украины до Волги и Южно- го Урала, а возможно, и далее вглубь Средней Азии. Количество тропиче- ских элементов в составе флоры и вечнозеленый облик лесов являются ее отличительными чертами. Как крайний восточный или близкий к ней участок территории с тропическими чертами ладшафта, развившегося в условиях сухого климата внутрикон- тинентального района, можно рас- сматривать выделяемую Е. Корови- ным (1934) провинцию склерофильных лесов Туркменистана. 2. Тургайская провинция с пре- обладанием умеренного, листопадного комплекса широколиственных пород (бук, граб, дуб, гикорь, лещина, лик- видамбар). В качестве восточной мо- дификации в объеме округа можно было бы выделить палеогеновые леса Уссурийского края и Сахалина, более богатые по составу своих древостоев и кустарниковому ярусу. 3. Гренландская провинция, установленная пока на основе нахо- док на р. Лозьве (Северный Урал), явля ется крайним южным пунктом расп ространения этого типа флоры, заходящей в виде вытянутого языка с северо-запада на Урал. 4. Якутская провинция, охарак- теризованная крупнолистной флорой Ново-Сибирских островов, Анадыря и оз. Тас-таха. Она, несомненно, имеет связь с палеогеновыми флорами Ангариды, из которых сформировался тургайский тип. Конец первой половины третичного периода (аквитанский век верхнего олигоцена) при наличии обнажения больших пространств суши (исчезно- вение Тургайского пролива) прохо- дит на большей части территории СССР как процесс решительной смены лесов тропического типа лиственными, листопадными лесами умеренного характера, который продолжается далее вплоть до плиоцена и сопро- вождается чертами ксерофилизации растительности в Средиземноморье и Среднеазиатской части СССР. Дело в том, что с началом неогена связаны существенные моменты фор- мирования Средиземного моря, одно- временно с которым начинают выри- совываться горные системы (Карпаты и Альпы) и намечается абрис совре- менных внутриконтинентальных про- странств. Нижний миоцен, представленный первым средиземноморским ярусом с богатой фауной, для нашей терри- тории до сих пор остается флори- стически не охарактеризованным. Осадки второго средиземноморского яруса (средний миоцен) широко рас- пространены в Крыму и на Кавказе и представлены здесь тремя горизон- тами: чокракским, караганским и конкским, отражающими различные стадии формирования морских бассей- нов. Сведения о наземной раститель- ности чокрака очень отрывочны: окаменелая древесина ююба (Zizyp- hoxylon apscheronictim) из отложений Апшеронского полуострова, стафилея (Staphylled) из Сунженского хребта на Кавказе и несколько видов суб- тропической флоры из отложений Западной Грузии (Палибин, 1936). То же самое нужно сказать о караган- ских и конкских слоях; из первых известны тополя и сапиндус (Sap In- dus falcifolius), а также циннамоны (Cinnamomtim) с рядом других субтро- пических пород (аул Кемах в Даге- стане): мирика, лавр, андромеда, апеибопсис (Apeibopsis Deloesi), ар- дизия (Ardisia qceanica) и хурма (Diospyros paradisiaca). Гораздо луч-
Фиг. 5. Субтропический лес олигоцена майкопской свиты Перекюшкюля близ Баку. На переднем плане слева — Sjogrenla crystallop hora (цитрусовое с плодами), рядом Taenloxylon porosum (сапотовое) и на темном фоне могучего дерева веточка Combretacinium qu.isqua.loid.es (мираболановое); справа в углу TernstrOmiacinium. euryoides (чайное), за ним темная крона ки- парисового (Cupressinoxylon excellens); выше расходятся толстые сучья могучего ствзла Rhamnacinium affine (крушиновое) с темной корой и с более светлой корой Platanidium excellens (гамамелидовое); за ними просвечивает Fegonium caucasicum (буковое); слева за цитрусом молодое хвойное (Pityoxylon silesiacum). Хе 1—2_______Развитие растительны! ландшафтов
58 Природа 1942 ше обстоит дело с верхним миоце- ном, который представлен, главным образом, сарматскими отложениями, имеющими огромное распространение в Южной Европе и Азии. На западе Сарматское море рас- пространялось до Венского бассейна и Венгрии, а на востоке далее Усть- Урта и Копет-дага. На южной сто- роне этого Сарматского Паратетиса, обтекавшего Кавказ, существовавший тогда в виде острова Яфетиды,— в восточной Грузии, по левому берегу р. Куры у Мцхета в песчанистых от- ложениях среднего сармата, найдена ископаемая флора с большим числом вечнозеленых растений, но в то же время и с наличием некоторого ком- плекса листопадных форм, вырисо- вывающих достаточно определенно облик сарматского леса. На основа- нии обработки этой флоры Палибин (1933) высказывает предположение, что со временем будут, вероятно, най- дены и остатки пальм, существовав- ших в Закавказье до нижнеплиоцено- вого времени. В составе этого сарматского леса достоверно существование одного вида пятихвойной сосны (Pinas Rja- binini), вместе с четырьмя видами циннамонов (Cinnamomum) и близкой им персей (Persea princeps) и лавра (Lauras primigenia); есть остатки маг- нолии, четырех видов восковника (Myrlca) и одного представителя про- тейных (Banksia Deikeana). Листо- падные формы представлены грабом, дубом, дзельквой, ивой и двумя ви- дами хурмы (Diospyros). Кроме того, в составе леса встречались: кария (Carya bilinica), клен (Acer triloba- tum), каштан (Castanea atavia), два вида сапиндуса, три вида кассии (Cas- sia), груша (Pyrus theobroma) и целый ряд других характерных форм отча- сти средиземноморского колорита: Berchetnia multinervis, Pimelia crassi- pes, Apocynophylluiu ibericum, Colu- teaSalteri. Невидимому, такого типа ландшафт лесов южной окраины сар- матского бассейна, несколько приб- лижающихся к средиземноморскому облику, но более мощных, был рас- пространен по всей поверхности острова Яфетиды, существовавшего тогда на месте современного Кавка- за. Доказательством этому служит нахождение аналогичной флоры близ ст. Крымской и затем на восточной оконечности Крыма, также бывшего в то время островом (Таврида). Не- сколько своеобразные фрагменты по- добных лесов представлены недавно изученными сарматскими комплексами из Армении с берегов Занги и окре- стностей Ленинакана (И. В. Палибин, 1939). В составе сарматской флоры Армении при наличии общих форм с Восточной Грузией (13 видов) встре- чаются не только новые виды для этой флоры, но также и некоторые роды, до сих пор неизвестные для кавказского сармата (Ficus zangae — листопадное дерево с тонкими ли- стьями). Впервые здесь встречен пред- ставитель сапиндовых род Koelreu- teria; один представитель этого рода известен из верхнетретичных отло- жений Швейцарии, другой встречает- ся во флоре Китая и имеет широкое распространение в садовой культуре Европы и в том числе Закавказья. Характерной особенностью данной флоры является наличность в ней ряда бобовых: иудино дерево, пред- ставленное особым видом (Cercis Ко- marovii), белая акация (Robinia Re- gelii), цезальпиния (Caesalpinia eiiro- paea) кассия (Cassia ambigua.), подо- гониум (Podogonium Knorrii, P. lati- foliam). Описанный ландшафт южного бе- рега Сарматского моря и Яфетиды довольно резко отличался от совре- менного ему растительного ландшафта сарматских лесов Русской равнины, прекрасно представленных в составе растительных остатков богатого иско- паемого комплекса по р. Крынке (приток Миуса) в 100 км от Таган- рога, изученного А. Н. Криштофови- чем (1931), который приводит список в 53 вида. Характерно, что здесь вечнозеленые формы являются еди- ничными. Основную массу этого леса образовали: каштан, дуб, граб, три вида кленов, очень близких к совре- менным (Acer subcampestre, A. lae- tum). Из хвойных тисс (7dxuschbac- cata) и таксодий (Taxodium distich urn) представлены формами, не отличи- мыми от современных. В составе этого леса обращает внимание нали-
Фиг. 6. Смешанный лес олигоцена Мынсая в Центральном Казахстане. Тургайский тип флоры А. Н. Криштофовича. Слева нижняя часть ствола платана (Platanus aceroides), впереди его молодое деревцо ореха (Juglans acuminata) и подрост граба (Carpinus grandis)-, далее крупные листья лещины (Corylus turgaica), высокий куст ююба (Zizyphus tiliaefolius) и побеги восковника (Myrica dryandroides) с зубчато-вырезными листьями; справа наклонившийся ствол ликвидамбара (Liquidambar еигораеит)-, за ним болотный кипарис (Taxodium dubium), в центре бук (Fagus Antipovii); за ним секвойя (Sequoia Langs- dorfii) и плотные заросли ольхи (Alnus nostratum). to Развитие растительных ландшафтов СП <£>
60 Природа 1942 чие представителей типа современной китайской флоры: иудино дерево (Cercis siliquastrum), тюльпанное де- рево (LiriodendronProcaccinii), эйком- мия (Eucommia ulmoides), парроция или железное дерево (Parrotia prost- rata), айлянтус (Ailanthus confucii). Довольно хорошо в этом лесу были представлены лианы: Rhus quercifolia, Smilax grandifolia, Vitis praevinifera. Сходные картины растительного ланд- шафта рисуются находками сармат- ской флоры в Подольском районе у Бондаревки и в Днепропетровской области у Орехова. В Западной Сибири синхронной сармату является ископаемая флора р. Иртыша близ г. Тары, описанная (А. Н. Криштофович и М. И. Борсук, 1939) как верхнемиоценовая. Среди пятнадцати указанных здесь видов преобладает птерокария (Pterocarya castaneifolia), найденная вместе с плодами; довольно обычен также то- поль (Populus latior) и алянгиум (Alangium aequalifolium), описывав- шийся раньше для других местонахож- дений (например, Ашутас) под дру- гими названиями (Ficus tiliaefolius). Наиболее близким к иртышской форме этого вида является гималайский и южнокитайский тип современного Alangium aequalifolium, в то время как клен (Acer trilobatum) и виноград (Vitis teutonica) представлены фор- мами, идентичными с европейским миоценом. Обращает внимание отсут- ствие типичных для тургайской фло- ры элементов (секвойя, граб, бук, ликвидамбар), указывающее на обед- нение флоры в связи с понижением годовой температуры. Образец хвой- ной древесины с р. Иртыша, оказав- шейся можжевеловой (Juniperoxylon uralense), сближает эту флору с ис- копаемым комплексом оз. Смолина близ Челябинска, где обнаружены древесины, в составе которых, кроме названного вида, установлены (Ярмо- ленко 1934) три вида таксодия (Та- xodioxylon distichum, Т. sequoianum Т. Krasheninnikova), глиптостробус (Glyptostrobus tenerum) и представи- тель сосновых (Pityoxylon Paxii). Хо- рошей сохранности нижняя часть шишки сосны (Pinus uralensis Palib.), найденная на восточном склоне Урала, и челябинские древесины указывают на местное развитие ландшафта хвой- ных лесов в Приуралье. На Дальнем Востоке флора залива Корфа, для которой Криштофович (1932) склонен допустить верхнемио- ценовый возраст по относительному богатству хвойных, среди которых присутствуют: ель, сосна, глипто- стробус, либоцедрус (Libocedrus Sabi- niana) и лиственница (Larix Preobra- Zhenskii), полное отсутствие вечно- зеленых и большое разнообразие широколиственных пород (15 видов), говорит о растительном ландшафте умеренного климата. В самом конце миоцена (верхний сармат и мэотис), повидимому, рез- кое снижение температурного режима в районах прежнего развития пол- тавского типа флоры включительно до Грузии приводит к почти полному исчезновению вечнозеленых пород, и видовой состав лесов, а вместе с тем и аспект лесных ландшафтов стано- вится более умеренным и бедным. Вполне естественно, что в этих усло- виях элементы тургайской флоры, уже достигшие к данному моменту в своем наступательном движении Западной Европы, получают повсе- местное широкое распространение. Остатки сухопутной мэотической фло- ры, обитавшей на юге СССР, обна- руженные близ Одессы, содержат очень небольшую флору, состоящую из тополя (Populus latior), ивы (Sa- lix angusta, S. varians), ольхи (Alnus Kefersteinii) и граба (Carpinus gran- dis). Из Гребенников доставлен один лист гикоревого (Carya bilinica) и из Бессарабии (Сеймены), кроме ивы, тополя и ольхи, известны еще смо- ковница (Ficus procarica) и боярыш- ник (Crataegus melanocarpa meotica). В бассейне р. Аракса в районе Нахи- чеванского месторождения каменной соли в прослоях листоватой глины были найдены отпечатки черешни (Prunus avium) и хмелеграба (О stria paleocarpinifolia), которые с другими остатками плохой сохранности из Армении, содержащими осоки, камыш, иву, а также подокарпус, были опи- саны еще Геером (1859). Все эти об- рывки флоры напрдобие разорванной летописи дают нам очень слабое
Фиг. 7. Смешанный листопадный лес на северной окраине Сарматского Паратетиса. Деревья слева направо: Cercis sillqua- strum, Quercus pseudocastanea, Sequoia Langsdorpii, Castanea atavia, Fagus deucalionis, Liriodendron Prococcinii; молодой подрост: Pinus palaeostrobus. Laurus Guiscardii, дзельква (Zelcova Ungeri), тисс (Taxus baccata), Alla nt bus confucii, Platanus aceroides.Juglans acuminata, на берегу два деревца Taxodium distichum, заросли осок, рогоз (Tvpha latissima), тростник (Phragmites oeningensis), лианы: Smiiax grandijolia, Vitis praevinifera. jsfo 1- 2____Развитие растительных ландшафтов CT>
62 Природа 1942 представление о характере раститель- ности на грани плиоцена. То же са- мое нужно сказать о небольшой кол- лекции, описанной Богачевым (1915) из бассейна р. Чороха, содержащей остатки 4 видов камфарных лавров (Cinnamomum). Геологическая цепь событий, груп- пировавшихся в миоцене в сфере фаз формирования Средиземноморского бассейна, в свою очередь, в плиоцене, для юго-западной части нашей тер- ритории, выражалась в дальнейших трансформациях верхнетретичного бассейна. В понтическую эпоху мор- ские воды покрыли область совре- менных причерноморских степей, а также некоторые приподнятые перед этим части вдоль северного склона Кавказа. Район ставропольского плато остался, однако, не затопленным и образовал характерный полуостров, далеко выступавший на север и под- разделявший бассейн на западную и восточную части. ' Этим уже тогда наметилось начало разделения Каспия от Черноморской котловины, которое произошло позднее, в верхнеллиоце- новое время. Свита осадков верхнего плиоцена, в свою очередь, связана с дальнейшими фазами формирования арало-каспия (акчагыльские и апше- ронские отложения). Устойчивый су- хопутный режим, установившийся в миоплиоценовое время в Западной Сибири и Казахстане, в связи с де- градацией, а потом полным усыханием восточного отрезка Тетиса, а также континентальные черты климата на всем остальном пространстве, за очень малыми исключениями, не обес- печили условий сохранения расти- тельных остатков вплоть до Даль- него Востока, где обнаружены не- большие флоры. Таким образом, самый важный, для познания особенностей формирования современной растительности, этап развития третичной флоры, предше- ствующий оледенению, остается па- леоботанически очень слабо освещен- ным, и единственный путь для запол- нения огромных пробелов в этом направлении определяется тщатель- ным изучением особенностей совре- менного распределения растений ме- тодом ареалогического анализа. В смысле обрисовки роли азиатских элементов в составе растительности плиоцена Европы большой интерес представляет лежащая у наших за- падных окраин флора плиоценовых отложений Кросьценко на Дунае (Кар- паты) описанная Шаффером (1938). Изученный здесь большой ископае- мый комплекс во всей полноте вскры- вает разнообразие флористических элементов, из которых складывались ландшафты этого времени. Явно пре- обладавшие в придунайской плиоце- новой флоре листопадные леса тур- гайского типа были насыщены вос- точно-азиатскими видами (Menisper- тит dahuricum, Magnolia Kobus, Ас- tinida foveolata, Phelodendron elegans, Ph. tesselatum, Styrax japonicum, Ca- rex flabellata). He входя в анализ этого списка, мы только заметим по- путно, что упомянутый здесь вид магнолии в настоящее время произ- растает на Японских островах, и один из близких видов фелодендрона (Ph. amurense), известный под назва- нием бархота, местами и ныне укра- шает леса Уссурийского края. Не менее характерным является наличие североамериканских представителей (Tsuga canadensis, Fagus decurrens, Proserpinaca reticulata, Tilia ameri- cana). Кроме того, здесь отмечены среднеевропейские (Taxus baccata, Picea excelsa, Carpinus betulus) и балкано-кавказские виды (Picea ото- rica, Pinus рейсе, Pterocarya fraxini- folia, Prunus domestica). Интересно, что указанная в этих списках лиана — луносемянник (Menispermum dahuri- cum)—указывается П. А. Никитиным также и для среднего плиоцена Во- ронежской области наряду со мно- гими азиатскими и североамерикан- скими растениями, в то время как его основной ареал лежит в южном Забайкалье, в южной части Амурской области и в Приморском крае; это в пределах СССР, но, кроме того, луносемянник заходит в Японию и Китай. Однако к западу от этого основного ареала в бассейне р. Ени- сея (устье р. Тубы) в пределах си- бирской тайги обнаружен М. М. Ильи- ным (1941) небольшой, оторванный ареал обитания лУносемянника, сви- детельствующий о широком прош-
Фиг. 8. Смешанный лес с вечнозелеными и листопадными породами на южной окраине Сарматского Паратетиса. Деревья слева направо: Quercus Lonchitis, Castanea atavia, Caria bilinica, Pinus Riabiulni\ в подлеске Acer trilobatum, Pirus theobroma, Magnolia Dianae, Zelcova Ungeri; на первом плане внизу: Cassia phaseolites, Primelea crassipes, Persea princeps, Cinna- momum Rossmaesleri, Laurus primigenia, под ними заросль Myrica deperdita, среди которой веточка Cinnamomum lanceo- latum\ на берегу у воды — ива (Salix media). * I го тэ со w ш S X- Л)
64 Природа 1942 лом распространении этого вида. В пресноводных послепонтических отложениях р. Куры, представленных нефтеносной ширакской толщей, до сих пор сделана только одна находка окаменелой древесины, описанная А. Никитиным под именем Albizzio- xylon hircanicum, и, очевидно, близ- кая произрастающей до сих пор в горах Талыша „шелковой акации" (Albizzia Julibrissiri). Самой богатой нижнеплиоценовой флорой на территории СССР является флора Годерзского перевала у запад- ной окраины Армянского нагорья близ границы между Грузией и Аджири- станом. Здесь на размытых головах палеогеновых слоев залегает толща вулканических пеплов и слабо цемен- тированных песков с растительными остатками богатой (74 вида) флоры, которую, согласно И. В. Палибину (1937), отбрасывая сомнительные фор- мы, можно разбить на три основные географические категории: 1) формы близкие или тождественные совре- менным (15 видов), 2) формы, ныне не свойственные исследуемой области, с центром происхождения на Ангариде, тургайская флора А. Н. Криштофови- ча (25 видов), 3) формы, ныне не свой- ственные исследуемой области, но с центром происхождения на Гондване, полтавский тип флоры А. Н. Кришто- фовича (30 видов). Таким образом, на первую категорию падают 20%, на вторую 34% и на третью 46%. Сле- довательно, мы имеем дело с флорой, сохранившей древние, архаические черты, мало связанной с современной и развивавшейся до момента ее по- гребения в условиях устойчивого теп- лого климата. По резко выраженному вечнозеленому тропическому эле- менту полтавского типа она резко отлична от всех кавказских флор неогена и обнаруживает некоторые черты сходства с неогеновыми фло- рами, обнаруженными в западной ча- сти Средиземного моря (нижний плио- цен Канталя в центральном массиве Франции, Эсплюгас около Барселоны, Максимье близ Лиона). Не лишены интереса условия отложения этих ископаемых остатков. Они заключены в вулканических туфах. Вулканиче- ские продукты, по словам И. В. Па- либина, „образовали потоки лав и пеплов, сползавших по склонам и погребавших на своем пути лесную растительность". В толще отложения можно видеть пни до 1,3 м в диаметре и сваленные обломки стволов до 12 м в длину. Отпечатки листьев в туфах сильно смяты. Таким образом, здесь имеется возможность восстановить полную картину леса, погребенного на месте его обитания. Любопытно, что среди многочисленных отпечат- ков широколиственных пород, по- преимуществу вечно зеленого леса, совершенно отсутствуют отпечатки хвойных, хотя среди обломков дре- весины последние наблюдаются. Об- ращает внимание большое количество папертников (8 видов), хорошо пред- ставлены лавровые (9 видов); не- сколько уступают им ивовые (7) и порядок буковых (7 видов), в то время как остальные двудольные при не- большом числе видов входят в этот комплекс из 19 семейств. В составе последних можно отметить две маг- нолии, железное дерево (Parrotia fagifolia), мирсины (Myrsina), пред- ставленные тремя формами, два вида хурмы (Diospyros). Весьма интересно нахождение древовидного представи- теля норичниковых — павловнии (Раи- lownia caucasica Palib.), несколько от- личающегося от единственного из- вестного в ископаемом состоянии вида Р. еигораеа из пепельных отло- жений Канталя во Франции. В ки- тайско-японской области в настоящее время известно до 10 видов Paulow- nia, и с одним из них (Р. tomentosa) как раз сходна кавказская ископаемая форма. Гораздо более бедной и более близ- кой современной является недавно изученная нижнеплиоценовая флора диатомитов Кисатиби в Западной Гру- зии, отделенная от Годерза расстоя- нием всего лишь в 100 км. Флора, характеризующая ландшафт листо- падных лесов, содержит 19 видов: папортник — осмунда (Osmunda Stroz- zii), рогоз (Typha latissima), трост- ник (Phragmites oeningensis), остатки осоковых (Carex, Juncus), тополь (Populus mutabilis), дзельква (Zelcova carpinifolia), вяз (tflmus glabra), каш- тан (Castanaea castanaeifolia), граб
№11—2 Развитие растительных ландшафтов 65 Природа. № 1—х
66 Природа 1942 (Carpinus betulus), два вида дуба (Quercus Buschii, Q. petraea), восточ- ный бук, кавказская липа, ясень (Fraxinus excelsior), боярышник (Cra- taegus sanguinea), клен (Acer pseudo- platanus) и нисса (Nyssa deseminatd). Обращает на себя внимание то об- стоятельство, что 40% флоры пред- ставлено современными видами, а из родов только нисса и циннамон чужды современной флоре Кавказа. Вряд ли можно разницу флор Годерза и Ки- сатиби объяснить исключительно ус- ловиями осадкообразования, как это пытается сделать А. В. Ярмоленко (1941); скорее она нам говорит о рез- кой смене ландшафта, связанной с быстрой сменой геоморфологической обстановки или с некоторой асинхро- нистичностью этих флор. Отпечатки растений собранных с р. Базар-чая в Армении близ Дарбаза (А. Н. Криш- тофович, 1939), также обрисовывают облик леса, умеренного климата, в составе которого были: белая береза (Betula alba), дуб (Quercus robu roides), клен (Acer monspessulanutri) и ива (Salix sp.). Как уже было отмечено, во внутри- континентальных районах у нас плио- ценовые растительные остатки пред- ставляют большую редкость, и един- ственной, достаточно полно охарак- теризованной здесь, остается описан- ная Шмальгаузеном (1887) в качестве миоценовой флора р. Бухтармы на Алтае (36 видов), для которой сейчас принимается верхнеплиоценовый воз- раст. Основываясь на геологических дан- ных Н. Соколова, образование осад- ков здесь Шмальгаузен приписывает замкнутому бассейну, окруженному зарослями ольхи (Alnus incana, A. ser- rulata) вместе с ивой (Salix viminalis)-, по более сухим местам в некотором удалении от водных закраин суще- ствовали группы тополя (Populus he- liadum) с орешником (Corylus avellana) и березой (Betula lenta). По берегам спускавшихся в бассейн ручьев и мелких речек были заросли трост- ника (Arundo donax) и ольшаника (Alnus glutinosa, A. cordifolia), а выше по склонам, располагались буковые леса (Fagus Antipovii, F. deucalionis, F. ferruginea) с дубом (Quercus ety- modris), ясенем (Fraxinus ornus) и березой (Betula Sokolowii), среди ко- торых встречались и хвойные породы (Sequoia Langsdorfii, Abies alba, Picea excelsa, Pinus sp., Juniperus communis) в сопровождении мохового покрова (Hypnum cordifolium) на болотцах. В то же самое время в теплых логах ютились уцелевшие здесь1 лириодеи- дрон (Liriodendron Prococcinii) и ги- коревые (Juglans densinervis, J. cre- nulata) вместе с некоторыми кленами (Acer Lobelii, A. palmatum, A. ambi- guum), тогда как более открытые крутые склоны были занятЬ мелкими деревьями (Prunus serrulata) и кус- тарниками, в числе которых была спирея (Spiraea opulifolia), дзельква (Planera Richardi, Р. Keaki). Если даже новейшая критическая пере- обработка этой флоры изменит номен- клатуру отдельных форм, то это не отразится существенным образом на истолковании общей картины ланд- шафта, который все же носит печать заметного похолодания, быть может, связанного с возвышенным рельефом местонахождения, в котором проис- ходило отложение растительных ос- татков, в то же время видовой со- став пород обнаруживает еще евро- пейско-азиатско-американский харак- тер. Растительные остатки верхнего плиоцена, наиболее важные для по- нимания предледниковых этапов раз- вития растительного покрова, срав- нительно хорошо обрисованы рядом ископаемых комплексов прикаспий- ских стран из акчагыльских и апше- ронских отложений, связанных с по- следовательными фазами формирова- ния Каспия. Небольшие флоры из Якутии и Дальнего Востока, возможно уже постплиоценовые, дают единст- венные руководящие указания о ха- рактере растительности здесь в самых верхах плиоцена. Для суждения о ха- рактере ландшафта на всем осталь- ном пространстве приходится поль- зоваться лишь единичными находками и косвенными показателями, каковы- ми являются характер отложений, 1 Видовое название Liriodendron дано здесь по Шапаренко (1937), для остальных остав- лена номенклатура ЧИмальгауэена (1887) — Planera—Zelcova.
№ 1—2 Развитие растительных ландшафтов 67 древние формы рельефа и „живые ископаемые* (реликтовые виды), со- хранившиеся в составе современной флоры от третичного времени. В ак- чагыльских отложениях Азербайджа- на, около нефтяных источников Кер- мал —Нафталан, найдена лесная фло- ра (Палибин, 1936) с остатками кав- казского бука (Fagus orientalis), дуба (Quercus sp.), ивы (Salix alba), тер- новника (Prunus spinosa) и гранатника (Punica granatum) и некоторых дру- гих форм, которая показывает, что с акчагыльского времени состав дре- весной и кустарниковой раститель- ности этих районов Кавказа пред- ставлен видами, либо почти тождест- венными, либо очень близкими к со- временным. То же самое нужно ска- зать относительно многочисленных находок, сделанных в Южной Кахе- тии, в составе которых имеются не- сколько видов ивы (Salix apoda, S.purpurea), лзелъква(Хе!соъа crenata), клен (Acer velutinum), груша (Pirus communis), магалеб (Prunus mahaleb), липа (Tiiia platyphyllos) и бирючина (Ligustrum vulgare). Большим разно- образием отличается акчагыльская флора Ширакского района, где встре- чаются многочисленные древесные породы, дающие представление о сложном ландшафте широколиствен- ных лесов, в составе которого были ивы, осина, кавказский бук, острия (Ostria carpinifolia), лапина (Pteroca- ria caucasica), грецкий орех (Juglans regia), дзельква, два вида ольхи, дуб, шелковица (Morns Andrussovi), тер- новник, лавровишня (Lauracerasus of- ficinalis), два вида калины (Viburnum opulus, V. orientate), кизил (Cornus mas), скумпия (Cotinus coggyria) и ласточник (Cynanchum funebre). Вместе с этими формами, тождественными с современными, в Ширакской степи до акчагыльского времени сохраня- лась секвойя (Sequoia Langsdorfii) и найдены остатки сосны, принадлежа- щей к особому циклу форм, сущест- вовавших в Закавказье уже с олиго- цена, современным представителем которого является известная пицунд- ская сосна (Pinuspithyusa). Своебраз- ный ландшафт можжевеловых лесов— арчевников, столь характерный сей- час для сухих предгорий восточного Закавказья, формировался уже в ак- чагыле, как показывают ископаемые древесины (Juniperus Kalickyi) остро- ва Челекена на Каспии (Ярмоленко, 1934). Лесные ландшафты апшерон- ского времени в общем сходны с акчагылом, но в составе их имеется целый ряд новых форм, до сих пор широко распространенных в лесных сообществах Закавказья; в числе их в отложениях Ширакской степи мы видим кавказскую ель, дуб (Quercus pedunculata), лещину и медвежий орех (Corylus avellana, С. colurna), жимо- лость (Lonicera xylosteum) и крушину (Rhamnus spathulaefolia). Интересно, что здесь же встречен ряд форм, свойственных в настоящее время только лесным районам восточного Закавказья, выделяемых в виде осо- бого гирканского центра (Талыш) в противопоставление западному За- кавказью с колхидской флорой. Из гирканских форм, имевших в плио- цене более широкое распространение, нужно упомянуть дуб каштанолист- ный (Quercus castanaeifolia) и клен (Acer ibericum). В общем палеобота- нические данные показывают, что в верхнем плиоцене мезофильная лес- ная флора была широко распростра- нена по всему Кавказу. Современная концентрация этой флоры в западном Закавказье, где она представлена пышными, сохранившими многие тре- тичные реликты лесами Колхиды, и в восточном Закавказье, где по Та- лышу имеется несколько иной состав третичных реликтов, — явление позд- нейшее, обусловленное, главным об- разом, климатическим влиянием чет- вертичного периода. Эти данные до некоторой степени уменьшают разли- чия между флорами Колхиды и Гир- каники в плиоцене, поскольку неко- торые характерные элементы этих флор имели ранее на Кавказе более широкое распространение. Однако некоторые различия этих флор все же существовали и тогда. С продвижением на север флора акчагыльских отложений (Сызрань, Воронеж), если судить по скудным остаткам (П.А. Никитин, 1933) пихты, ели, лиственницы и двух видов сосны, принимает характер хвойной тайги, среди которой, однако, встречались
68 Природа 1942 и широколиственные породы (липа, вяз), как показывают растительные остатки из синхроничных акчагылу отложений Рыбной Слободы на Каме (В. И. Баранов). Трансформация ра- стительных ландшафтов Урала, со- хранившего целый ряд третичных форм широколиственных лесов, вклю- чительно до плиоцена, прослежена в ряде исследований И. М. Крашенин- никова (1937), с большим успехом использующим геоморфологические показатели наряду с ареалогическим анализом современной флоры. В Западной Сибири неоднократно отмечалось в верхнетретичных отло- жениях (В. Н. Сукачев, 1932) и даже, возможно, в постплиоценовых (В. И. Баранов и В. А. Шелудякова, 1939) присутствие пыльцы падуба {Лех), рода, характерного ныне для лесов Средиземья. В упомянутой выше плио- ценовой флоре Бухтармы Шмальгау- зен (1887) указывает Abies alba — вид, относящийся к средиземноморскому циклу пихт, теперь отсутствующих в Сибири. Из всех средиземноморских пихт, связанных с горными лесами Средиземья, одна Abies alba, по Руб- неру, имела наиболее глубокое рас- пространение на север, и потому су- ществование ее здесь до конца плио- цена вполне возможно. Вместе с ней существовали, несомненно, и многие широколиственные породы, из кото- рых до сих пор уцелела липа {7Ша sibirica), сохранившаяся в виде не- большого острова среди современной пихтовой тайги в предгорьях Кузнец- кого Алтая, вместе с целым рядом спутников (18 видов) широколиствен- ного леса, на что было обращено внимание еще в 1891 г. П. Н. Кры- ловым. Дальнейшими исследованиями, расширившими это горно-таежное ре- ликтовое пятно (В. И. Баранов и М. Н. Смирнов, 1930) и увеличившими круг реликтов (М. М. Ильин, 1941), удалось расшифровать любопытные древние связи их с западноевропей- скими и восточноазиатскими цент- рами. Среди этих реликтов особенно любопытной является небольшая груп- па из трех видов {Galium. Krylovii, Brunnera sibirica, Dentaria sibirica), являющаяся, по мнению M. M. Ильи- на, фрагментом горной лесной среди- земноморской флоры. Этим устанав- ливается отдаленная сфера влияния древнесредиземноморского бассейна (Тетиса) в ее крайних северо-восточ- ных пунктах и дается косвенное до- казательство роли средиземноморских элементов в формировании раститель- ности внутриконтинентальных райо- нов Азии. Несомненно, деградация третичной мезофильной раститель- ности Средиземья здесь началась с момента сокращения и постепенного исчезновения восточного участка Те- тиса, причем освободившаяся из-под воды территория занималась пустын- но-солончаковой растительностью по- бережья (литторали), из состава ко- торой и дифференцировались совре- менные пустынные формы. Есть дока- зательства, что широколиственные породы еще в четвертичное время существовали на север от этих пу- стынных территорий:отпечаток обык- новенного дуба в террасовых отло- жениях Казахстана в урочище Кара- джар (Крйштофович, 1915), наличие пыльцы дуба и вязав торфяниках за- поведника „Боровое" Кокчетавского района (А. М. Жаркова, 1930) и при- сутствие пыльцы липы в плейстоце- новых отложениях Западной Сибири (В. Н. Сукачев, 1938). Небольшие ис- копаемые остатки флоры плиоцена, а частью, вероятно, раннего плейсто- цена, сохранившиеся и на Дальнем Востоке, дают определенные указания об американском типе флоры, слагав- шей плиоценовые леса. Прекрасной сохранности серый орех {Juglans ci- nerea L. fossilis Bron.), из пресновод- ных отложений Якутской области (по Алдану), оказывается очень близким к современному американскому ореху (Криштофович, 1915), произрастаю- щему сейчас от долины р. Святого Лаврентия до восточной Дакоты и юга Миссури. Геологическое распро- странение этого вида ограничено пли- оценом, для которого он является руководящей формой. Шишки ели(Рь сеа Wollosowizii) и сосны {Pinus monti- cola), найденные на Омолое (В. Н. Су- качев, 1910), также представляют аме- риканские формы; указанный вид со- сны до сих пор обитает как реликт в Калифорнии, а еда» имеет там совре- менного аналога {Picea Breweriana.)
№ 1—2 Развитие растительных ландшафтов 69 Найденные при устье р. Бурей у хутора Асташихи отпечатки Ginkgo, Ulmus, Zelcova плиоценового или плей- стоценового возраста дают очень ма- ло для реставрации ландшафта, но при- сутствие гинкго, до сих пор сохранив- шегося в Китае, говорит об устойчиво- сти условий, в которых происходило развитие растительности. Небольшая доледниковая флора Камчатки, опи- санная Палибиным (1934), содержит уже современные формы, представ- ленные ивой (Salix Hulteni), лионией (Lyonia caliculata.'), рододендроном (Rhododendron kamtschaticum) и аян- ской елью (Picea jezoensis), и сейчас слагающей основу хвойных лесов Охотского побережья и Камчатки. Описанная Криштофовичем близкая форма ели из этой же секции (Picea anadyrensis) из Анадырского края ука- зывает на более северное простира- ние еловых лесов в доледниковое время. Отсутствие палеоботанической документации не позволяет в рамках данной статьи обрисовать картину плиоценовых ландшафтов наших вну- триконтинентальных районов, пред- ставленных сейчас пустынными ти- пами растительности, йеизвестными в ископаемом состоянии. Слоистые песчано-глинистые отложения конти- нентального происхождения, состав- ляющие поверхность южной внелед- никовой части западносибирской рав- нины (И. П. Герасимов и К. К. Мар- ков, 1941), датируются как миоплио- ценовые и четвертичные. Они не со- держат растительных остатков, если не считать указаний на пыльцу хвой- ных пород в четвертичных слоях. Однообразие осадков, однако, гово- рит о сравнительном однообразии фи- зико-географических условий,начиная с верхов миоцена. Южнее, в степях Казахстана, имею- ся признаки длительного аридного денудационного процесса. Несомнен- ны следы длительного пустынного физико-географического режима, про- стирающегося глубже плиоцена, и на равнинах Средней Азии. Разнообразие пустынно-степной флоры Турана и на- личие в составе ее ксерофитов древ- них, архаических форм,является ко- свенным указанием на длительную пу- стынную климатическую обстановку. Флора пестроцветных толщ Бухары (М. Г. Попов, 1923), своеобразные ландшафты Кугитанга (С. А. Невский, 1937) и нагорья Каратау (Н. В. Пав- лов и С. Ю. Липшиц, 1934) сохранили в своем составе ряд древних форм — „живых ископаемых" пустынного цик- ла, к числу которых, между прочим, относится и известный каучуконос тау-сагыз (Scorzonera tausagyz), уце- левший сейчас в качестве реликта в горах Кара-тау и в Туркестанском хребте. Изучение подобных архаи- ческих форм заменяет нам палеобота- ническую документацию и вместе с тщательным ареалогическим анализом флоры, как показали классические исследования акад. В. Л. Комарова для Центральной Азии, позволяет делать широкие палеогеографические выводы. В свою очередь, горные леса Средней Азии с грецким орехом, с не- сколькими видами кленов,оторванных от своего основного ареала (Пояр- кова, 1933), удержавшие такие формы, как экзохорда (Exochorda Alberti), особый вид иудина дерева, (Cercis Griffith.it) и архаический колокольчик (Ostrowskia tnagnifica) еще и струк- турными особенностями фитоценозов (Гончаров и Овчинников, 1936) суф- лируют трудное чтение некоторых разорванных страниц из истории тре- тичной растительности. Литература Баранов В. И. Широколистная магнолия из третичных отложений Ашутаса. Ботанич. журн. СССР, 5—6, 1939. Баранов В. И. и Смирнов М. Н. Пихтовая тайга на северных предгориях Алтая. Серия исследозаний по Урал-Куз- бассу, 1, Пермь, 1931. Баранов В. И. и ШелудяковаВ. А. Материалы к познанию лугов и болот долины р. Оби. Изд. Сиб. инет. сел. хоз. и лесов. Омск, 1929 Герасимов И. П. и М а р к о в К. К. Раз- витие ландшафтов СССР в ледниковый период. Материалы по истории флоры и раститель- ности СССР, Изд. АН СССР, вып. 1, 1941. Жаркова А. М. К изучению торфяников Боровской лесной дачи Кокчетавского у. Ак- молинской обл.. Изв. Зап.-Сиб. отд. геогр. общ., VII, 1930. Ильин М. М. Третичные реликтовые эле- менты в таежной флоре Сибири. Материалы по истории флоры и растительности СССР, вып. 1, 1941. Комаров В. Л. Происхождение растений. М., 1935.
70 Природа 1942 КриштофовичА. Н. Основные черты развития третичной флоры Азии. Изв. Главн. бот. сада СССР, т. 29, 1930. КриштофовичА. Н. Развитие ботани- ческих провинций северного полушария с конца мелового периода. Советск, ботан. № 3, 1936. Криштофович А. Н. Геологич. обзор стран Дальнего Востока. Георазведиздат, 1932. Криштофович А. Н. и Борсук М. И. Миоценовые растения с р. Иртыша близ г. Тары в Западной Сибири. Проблемы палеон- тологии, V, 1939. < Криштофович А. Н. К истории расти- тельности Северной Двины и Закавказья. Бо- танич. жури. СССР, 5 — 6, 1939. Л а в ренко Е. М. История флоры и расти- тельности СССР по данным современного рас- пространения растений. Растительность СССР, т. 1, 1938. Малеев В. П. Третичные реликты во фло- ре Западного Кавказа. Материалы по истории флоры и растительности СССР, вып. 1, 1941. Никитин П. А. Послепонтические иско- паемые флоры в Воронежской губ. и эволю- ция ее растительности. Природа, 4, 1928. Палибин И. В. Доледниковые растения Камчатки, 1934. Палибин И. В. Этапы развития флоры прикаспийских стран со времени мелового периода. Советск, ботан., 3, 1935. Палибин И. В. Ископаемая флора Годерз- ского перевала. Тр. Бот. ин-та АН СССР, се- рия 1, вып. 4, 1937. Палибин И. В. Материалы к третичной флоре Армении. Сб., К семидесятилетию акад. В. Л. Комарова", 1939. Палибин И. В. К изучению ископаемой флоры Ашутаса. Тр. Бот. ин-та АН СССР, серия 1, вып. 1, 1933. Пименова Н. В. Флора третичных песча- ников правобережья Украинской ССР. Тр. Ин-та геологии АН УССР, т. 12, 1937. Пояркова А. И. К изучению ископаемых, флор Буреинского и Амурского Цагаяна, Сб.' ,К семидесятилетию акад. В. Л. Комарова*, 1939. Сукачев В. Н. и Долгая 3. К. Об иско- паемых растительных остатках в лессовых породах в связи с их происхождением, ДАН СССР, Х^, 4, 1937. Ярмоленко А. В. Значение ископаемых древесин для стратиграфии осадочных пород. Советск, ботан., 2, 1937. Schmalhausen U. Ueber tertiare Pflan- zen aus dem Thale des Flusses Buchtorma am Fusse des Altaigeblrges. Palaeontographica, Bd. 33, 1887. S z a f e r W. Eine pliozane Flora in Kroscien- ko am Dunajec. Bull, de 1’Academy Polon. d. Sc. et d. Lettr., Ser. W, 1938. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПИТАНИЯ В АРКТИКЕ Проф. А. Ф. НИКИТИН Особенностью арктического кли- мата является чрезвычайная длитель- ность холодного периода и в неко- торых местах — резко пониженные температуры и бури крайней напря- женности, доходящие до 40 и более метров в секунду. Вследствие этого охлаждение тела является для Арк- тики основным фактором, влияющим на физиологию человека и, в част- ности, на питание его. По описаниям арктические путе- шественников, в питании полярных народов поражает огромное коли- чество пищи, ежедневно потребляв-' мое ими. Эта пища состоит почти исключительно из продуктов живот- ного происхождения, т. е. мяса, жи- ров и крови, потребляемых преиму- щественно в сыром виде. Во многих местах жители питаются рыбой, тож:е очень часто сырой. Старинные путе- шественники (Сарычев, Джон Росс, Кэн и др.) сообщали, что во время изобильной охоты дневная порция эскимоса определялась в 8—10 фун- тов мяса и более. По Геберу1 гренд- ландские эскимосы съедают в сутки до 4 кг мяса. Усиленная потребность в пище испытывается также и европейцами, живущими в Арктике, чему имеется много свидетельств. Нансен говорит1 2, что в походе к полюсу „мы очень много ели, но удивительно, что ни- когда не чувствовали отягощения и 1 Г е б е р . Курс физиологии человека, Пе- рев. с немецкого, стр. 246, 1935. 2 Нансен. Среди льдов и во мраке ночи, стр. 184 и 217, 1898,
Ха 1—2 Научные основы питания в Арктике 71 всегда имели прекрасный аппетит*. „От холода мы все голодны,— пи- шет капитан Скотт в своем дневнике1, — и страх берет смотреть, как быст- ро все съедобное уничтожается на- шими молодыми здоровыми желуд- ками*. „Мы постоянно страшно голодны, — говорит Шекльтон1 2, — и большую часть времени только и думаем о пище". „Еда впроголодь, — говорит Гиль- дер3,— усиливала чувствительность к холоду. Ничто не способствовало так борьбе с ледяным северным вет- ром, как сытый желудок*. Один из зимовщиков полярной фак- тории на Ямале говорит4: „Съедаем столько, что в городской жизни это показалось бы болезнью, почти урод- ством*. Таким образом, аппетит в ус- ловиях Арктики у здорового и дея- тельного человека повышен, и чело- век должен обладать способностью поглощать и переваривать большие количества пищи. Причиной недостаточного питания, ведущего к заболеваниям и смерти в Арктике от цынги, являлись иногда предрассудки и психологическое от- вращение к местной пище. Одни не могли есть сырого мяса вообще, дру- гие не ели медвежьего мяса, потому что это зверь „когтистый", не ели мяса тюленя, потому что оно пахнет рыбой, и т, д. и т. д. Замечено, что ко всякому новому виду пищи легко привыкают те лица, которые раньше пользовались разнообразным питанием, и, наоборот, с трудом привыкают ко всем необычным видам пищи те, ко- торые привыкли к однообразному пи- танию. Приводим два чрезвычайно поучи- тельных примера. Нансен рассказы- вает5, как штурман, по его словам, „не выносивший медвежатины*, отка- зался есть за обедом котлеты из 1 Дневник капитана Скотта, изд. „Прометей*, стр. 13. 2 Шекльтон. В сердце Антарктики, стр. 152 и 297, 1935. 3 Гильдер. Во льдах и снегах, стр. 131, 1886. 4 К о з л о в . Полярная фактория, стр. 72, 1933. 8 Нансен. Собрание сочинений, т. 5, стр. 406, 1939. говядины, поданные под названием медвежьих, и как он с аппетитом ел за ужином медвежьи котлеты под видом говяжьих. „Что вкусно, то вкусно* — приговаривал он, но как только узнал, что ел медвежьи котлеты, то бросился наверх, — и весь ужин оказался за бортом. Другой случай, более важный. На- чальник антарктической экспедиции на „Бельжика" питал сильнейшее от- вращение к мясу тюленей, и не толь- ко сам не ел его, но запретил упо- требление его всей команде. Почти вся команда заболела цынгой, слег начальник экспедиции и командир судна. Последние написали завещание и передали начальствование молодому Амундсену, состоявшему старшим штурманом на судне. В этот же день Амундсен велел готовить тюленье мясо, тайком от начальства уже за- прятанное им в снегу. Не прошло и недели, как больные стали заметно поправляться. Сам начальник начал с жадностью есть тюленье мясо1. В настоящее время питание поляр- ных народов, особенно в СССР, из- меняется в корне: уменьшается коли- чество потребляемого мяса и жиров, вводится разнообразная пища расти- тельного происхождения. Писание европейцев-полярников становится ра- циональным, т. е. определяется ко- личеством калорий, качественным составом питательных элементов, способами приготовления блюд и пищевым режимом вообще. Однако, как увидим ниже, далеко еще до того, чтобы научно обосно- вать арктические пайки для разных районов и сезонов, для разных усло- вий труда и быта в Арктике. Нет сомнения, что питание поляр- ных народов имеет свои особенности и что питание полярников-пришель- цев должно быть построено на ра- циональных основах, с учетом осо- бенностей новой среды и привычных функций организма. Предпосылкой для этого могут служить основные моменты физиологии питания в ус- ловиях Арктики. Потребная для человека пища со- стоит из белков, жиров и углеводов. 1 Амундсен. Моя жизнь, стр. 40, 1930.
72 Природа 1942 Белки необходимы, главным образом, для роста мышечной ткани в период роста человека и для восстановления изношенных мышечных клеток у взрослого человека, а жиры и углево- ды— для развития энергии и тепла. Посмотрим же, какой из этих эле- ментов играет в Арктике первен- ствующую роль. Известно, что животные Арктики богаты жиром, как морские, так и сухопутные, как рыбы, так и беспоз- воночные. Будучи плохим проводником тепла, жировой слой подкожной клетчатки предохраняет организм животного от излишней потери тепла, защищая вну- тренние органы от охлаждения, и смягчает влияние резких перемен температуры внешней среды. Этим объясняется большое скопление жира именно под кожей: толщина подкож- ного слоя, например, у китов дости- гает 30—40 и даже 50 см, у тюленей— свыше 20 см. Неудивительно, что эти животные имеют темпер’атуру тела около 37—38° при температуре воды около 0° или воздуха—до минус 40-50°. Нансен говорит1, что под лежащим долго и неподвижно на льду тюленем лед не тает и не образуется никако- го углубления, так как толстый слой подкожного жйра является прекрас- ным изолятором, защищающим жи- вотное от излишней отдачи тепла. Самая же важная роль жиров за- ключается в прекрасной усвояемости их организмом и в их мощной теп- лообразовательной способности. У животных жиры образуются глав- ным образом из углеводов, которые поедаются ими с растениями. Поэто- му при питании богатой углеводами пищей животные быстро и сильно жиреют. У животных плотоядных жи- ры образуются из жиров поедаемого мяса, отчасти из белков. Эти веще- ства подвергаются в организме слож- ным процессам расщепления и затем синтеза. В организме образуется жир другого состава, чем тот, который был потреблен с пищей. При синтезе происходит соединение глицерина с кислотами и образуется молекула жира. Накопившиеся молекулы сли- 1 Нансен. Там же, стр. 79. ваются в капельки жира, которые заполняют клетку, а совокупность последних образует жировые отло- жения под кожей и в других частях тела. Усвоенные организмом жиры специфичны для разных видов живот- ных и имеют свое химическое стро- ение, по показателям которого можно судить о виде животного, от кото- рого взят жир. Однако бывают случаи, когда по- требленные жиры откладываются в организме почти без изменений. На- пример, при кормлении собаки барань- им жиром у ней накапливается бара- ний жир; у тюленя и некоторых во- доплавающих птиц, питающихся ры- бой, жир по составу приближается к жиру рыб и даже приобретает запах рыбы; жир полинезийцев походит на кокосовое масло, которым они пита- ются, а жир эскимосов — на жир тю- леней. Это происходит обыкновенно в тех случаях, когда, при обильном поступлении жиров, организм не ус- певает перерабатывать съеденный жир другого животного и откладывает его в том виде, в котором он посту- пает в организм. Жировые капельки заключены в клетки соединительной ткани. При вытапливании или выжимании из этой ткани получается чистый жир, кото- рый усваивается организмом очень хорошо, иногда почти целиком. Усвоение жиров зависит от их физических свойств и химического состава. Жиры имеют сложный химический состав — соединения глицерина с ор- ганическими (так называемыми жирны- ми) кислотами. Последние многочис- ленны и разнообразны, специфичны для каждого вида животных и рас- тений. Однако при всем своем раз- нообразии жирные кислоты разделя- ются на две, резко отличающиеся друг от друга по своим свойствам группы — кислоты насыщенные и не- насыщенные. В каждом виде жира содержится смесь этих кислот в разных количест- венных соотношениях. От преобла- дания той или иной группы кислот зависят консистенция жиров и их теплообразующая способность. Чем
№ 1—2 Научные основы питания в Арктике 73 больше в жире насыщенных кислот, тем плотнее или тверже жир, и на- оборот. Исключительную роль в составе жиров играют ненасыщенные кислоты, которых не имеется в составе белков и углеводов. Элементарный состав жиров морских животных колеблется в небольших границах и сильно от- личается от такового же состава уг- леводов и белков, а именно (в сред- нем): углерода — 76.5%; водорода — 12%; кислорода —11.5%. Следовательно, жир богат углеро- дом, который подлежит сгоранию в организме, но беден кислородом, ко- торый необходим для сгорания угле- рода. Особенно активными в потреб- лении кислорода являются ненасы- щенные жирные кислоты, которые поэтому в первую очередь, легко и энергично, подвергаются окислению, т. е. сгорают скорее и больше дают тепла, чем кислоты насыщенные. Жиры с преобладанием насыщен- ных кислот обладают твердой кон- систенцией и имеют высокую точку плавления, жиры с преобладанием ненасыщенных кислот имцют жидкую консистенцию и более низкую точку плавления. Следовательно, первые будут труднее усваиваться организ- мом, вторые — легче. Чем больше содержится в жире ненасыщенных кислот, тем быстрее он портится при хранении от воздей- ствия кислорода воздуха и развития микроорганизмов. При этом глицери- ды разлагаются на свободные жирные кислоты и глицерин, образуется мно- го других веществ, от которых жир приобретает горький вкус и неприят- ный запах (прогорькает). Одними из наименее насыщенных кислот являются: клупанодоновая, линолевая и линоленовая. Они харак- терны для жиров рыб и морских животных; им приписывается рыбный запах, свойственный жиру и мясу морских животных и птиц. Многочисленными исследованиями последнего времени обнаружено, что при переходе от тропических широт к арктическим происходит изменение в строении жиров как у ,животных, так и у растений. Смысл этих изме- нений заключается в том, что в теп- лых климатах в составе жиров пре- обладают кислоты с наименьшим теп- ловым эффектом, а в холодных кли- матах— с наивысшим тепловым эф- фектом. Поэтому жир животных Се- верного Ледовитого океана имеет в своем составе большое количество высоконепредельных жирных кислот (за счет предельных), обладающих максимальным термохимическим эф- фектом \ Проф. Смородинцев говорит2, что не только местные арктические жи- вотные, но даже и привезенные туда из более южных широт, например, свиньи, выращенные в холодных ши- ротах, имеют жир, более богатый непредельными кислотами, чем сви- ньи, находившиеся в теплом климате. Однако и в Арктике имеются ис- ключения в этом отношении; так на- пример, жир северного оленя, несмотря на климат, содержит в преобладаю- щем количестве предельные жирные кислоты, так как это животное пи- тается ягелем. На основании изложенных фактов становится очевидным, что главней- шая роль пищи в теле животного заключается в развитии теплоты и энергии. Жиры обладают огромной химической энергией; калорийный эффект жиров более чем вдвое (точ- нее: в 2.3 раза) выше, чем углеводов и белков, а именно: один грамм жи- ров дает при сгорании 9.3 б. калории тепла, а один грамм углеводов и один грамм белков — по 4.1 калории. Еще очень важная биологическая особенность жиров заключается в том, что они имеют способность на- капливаться в организме в очень больших количествах, долго хранить- ся там и лишь постепенно расходо- ваться по мере надобности. Неуди- вительно, что морские животные Севера чрезвычайно обогащены жи- ром, количество которого у некото- рых животных достигает 50% их веса (белуха). Накопление жира сухопут- ными животными дает им возмож- 1 Иванов. 1(имия жиров, 1934; Его же. Влияние климата на химический состав рас- тений. Тр. Московского дома ученых, вып. 1, стр. 121, 1937. а Смородинцев. Общая биохимия, стр. 99, 1934.
74 Природа 1942 ность переносить длительные зимы с их холодами и недостатком пищи. Какое значение имеет жир в био- логии северных животных, видно из того, что молоко их необычайно бо- гато жиром. Коровье молоко, в сред- нем, содержит 3.6% жира и как мак- симум— 6%; молоко северного оленя содержит около 20% жира и в от- дельных случаях до 30% и выше. Еще поразительнее богатство жиром молока морских млекопитающих Край- него Севера: молоко белухи (Delphi- nopteras leucas Pall.) содержит, по Друккеру, 33% жира, а по другим авторам — и более того; молоко не- которых видов китов содержит до 53% жира (Зенковин). Такая жирность молока необходима животным, у которых еще в утробе матери заро- дыш весит до 450 кг (28 пудов), а после рождения младенец растет чрез- вычайно быстро. Несомненно, что, кроме жира,.в этом молоке содер- жится много витаминов. Человеческим организмом жиры усваиваются, в среднем, до 95%, но тугоплавкие (твердые, с высокой точ- кой плавления) жиры усваиваются меньше. На усваиваемость их влияет также одновременно потребляемая другая^лища и самое количество по- требляемых жиров и т. д. При изо- бильном потреблении жиров часть их- не усваивается и выделяется из ор- ганизма, вызывая у некоторых не- привычных к жиру лиц расстройство желудка и кишечника. Весьма важно также и то, что не- которые жиры содержат витамины, например, рыбий жир содержит вита- мин А и D; большинство их содержит фосфор (фосфатиды), необходимый для роста костей, и т. д. В пищевом режиме жир ценится еще и за то, что вызывает чувство сытости и, при соответствии с условиями труда и быта, по- едается с удовольствием. Нансен го- ворит, что масло и шпиг — любимая пища полярников, что сам он в по- ходе к полюсу всегда ел всякий жир как лакомство, не брезгуя даже про- горклым жиром от светильни1. Диссонансом является мнение Сте- фанссона о том, что в Арктике чело- век ощущает просто голод и не чув- ствует потребности в жирах, кото- рые он предлагает заменить саха- ром1. Это мнение должно расцениваться как ошибочное уже потому, что ка- лорийность жиров, как мы видели, почти в 2V2 раза выше, чем калорий- ность сахара, и что жиры являются энергетическим запасом в организме, каковую роль не может играть са- хар. Суточная норма потребления жиров для взрослого человека разными уче- ными определяется различно: Фойт — от 56 до 100 г, Рубнер — от 52 до 70, Этуотер — от 100 до 160; в пайке американских футбольных команд суточное количество жиров доходило до 416 г. Это разногласие объясняет- ся рядом причин: весом человека, температурой воздуха, а главное — производимым трудом. Изобильное потребление жиров мо- жет вызвать расстройство пищевари- тельного тракта или повести к ожи- рению, тягостному для человека,— это при неправильном пищевом ре- жиме. Пищевой режим должен соответствовать расходу энергии человека — в этом слу- чае он будет правильным и полез- ным. Нельзя забывать также и того, что правильный пищевой режим требует сочетания жиров, углеводов и белков в их рациональных количественных соотношениях, при хорошем качестве приготовления пищи. Углеводы содержатся, главным об- разом, в растениях и в ничтожных ко- личествах— в теле животных и че- ловека. Главная масса углеводов пищи на- ходится в растениях — в' виде крах- мала, содержащегося по преимущест- ву в клубнях растений, и в виде са- харидов, содержащихся в ягодах и плодах; часть углеводов находится в виде клетчатки, образующей обо- лочки растительных клеток. В мясе животных встречаются в небольших 1 Нансен. Во мраке ночи и во льдах, стр. 184. 1 Стефанссон. ^Гостеприимная Арктика, стр. 301—303, 1935.
Я» 1—2 Научные основы питания в Арктике 75 количествах углеводы, по преимущест- ву в виде гликогена (животный крах- мал) и животного клея, которые от- носятся к коллоидальным полисаха- ридам. В организме крахмал постепенно превращается в глюкозу, которая вса- сывается в кровь и откладывается в виде гликогена, главным образом, в печени. Однако углеводы не образу- ют прочного запаса, а непрерывно подвергаются окислению, производя тепло и кинетическую энергию. При большом поступлении углеводов они превращаются в жиры. Что касается клетчатки, то она че- ловеческим организмом не усваивает- ся и удаляется вместе с неперева- ренными частями пищи; она дает не- обходимый объем пищи и играет роль возбудителя кишечной перисталь- тики. Элементарный состав углеводов следующий: углерода — 44.5%; водо- рода — 6.2%; кислорода — 49.3%. Из этого видно, что, сравнительно с жирами, углеводы богаты кислоро- дом (49.3% против 11.5%), но бедны углеродом (44.5% против 76.5%). Этим объясняется и бо^ее низкий калорический эффект углеводов (4.1 калории вместо 9.3), однако пищевое значение их, в условиях Арктики,весь- ма велико. Количество углеводов в суточном пайке исчисляется от 500 до 650 и более граммов, смотря по обстоя- тельствам. В условиях длительного лыжного пробега из Иркутска до Москвы в зиму 1933—34 г., коли- чество углеводов в суточном пайке достигало 842—1023 г. В природе Арктики углеводы игра- ют огромную роль в защите растений от замерзания: чем более крепкий раствор представляет сок растения, тем более низкую температуру оно выдерживает. К зиме часть крахмала в растениях переходит в жир, что также усиливает защиту растений от холода (Смородинцев). Основное назначение белка — рост мышечных клеток, но в известных случаях он дает и калорический эф- фект. г Молекула белка имеет сложное Строение из аминокислот, агрегаты которых различны в белках разного происхождения. Всего известно около 20 аминокислот. Белковые молекулы съеденной пищи распадаются при переваривании на аминокислоты, ко- торые всасываются и затем вновь синтезируются в белок человеческого тела. Чем ближе съедаемый белок по составу к белку человеческого тела, тем легче он превращается в белок человеческого тела, и потому такой белок называется полноцен- ным. Такой белок содержится в при- вычном для нас мясе коров и других домашних животных. Тоже количест- во аминокислот содержит мясо китов и некоторых других морских живот- ных, почему белок их также назы- вается полноценным1. Так как растительный белок содержит гораздо меньшее количество разных аминокислот, то и называется он не- полноценным. Для восполнения по- требности в белке из растительной пищи, целесообразно питание разно- образными продуктами, чтобы из по- сторонних белков мог синтезироваться такой белок, который требуется для тканей человека. Белки не могут об- разоваться ни из жиров, ни из угле- водов; для образования их необхо- димо поступление каких бы то ни было белковых молекул. Так как животные белки по своему строению ближе к белкам человече- ского тела, то биологическая ценность их считается, примерно, вдвое выше, чем растительных (Смородинцев). Биологическую роль белков не мо- гут заменить никакие другие веще- ства. Калорийный.эффект белка опре- деляется в 4.1 г калорий, и, следо- вательно, в случаях крайней необхо- димости, белок также может разви- вать тепло и энергию, хотя эта энер- гия обходится для организма дороже, чем из жиров и углеводов, так как белок сгорает после ряда сложных превращений и оставляет неисполь- зованные остатки. Чрезмерная трата белка для развития энергии и тепла ведет к прекращению роста и вос- становления изношенных клеток. Для взрослого человека среднего J Tressler. Marine products of Commerce, New Jork, 1923,
76 Природа 1942 физического развития суточная норма белков большинством авторов опре- деляется от 118 до 127 г (Фойт, Эту- отер, Рубнер), в позднейшее время — от 90 до 100 г (Ноорден, Шатерни- ков), изредка, — и менее. Если верить литературным данным, в пайке эски- мосов содержится 600 г белков (4 кг мяса), в наших широтах максимум доходит до 350 г (1750 г мяса). Мак- симальные цифры относятся к лицам большого веса, усиленная физическая деятельность которых ведет к уси- ленной изнашиваемости мышц и тре- бует, усиленного же их пополнения (Гебер). При недостатке белков происходит остановка роста и исхудание, при избытке — они могут отлагаться в организме в виде безазотных соеди- нений (жира и гликогена). Минеральные соли необходимы для образования желудочного сока (хло- ристый натрий), для роста костей (кальций), для построения внутренних органов, крови, мышц и пр. (калий, железо). При смешанной пище (жи- вотной и растительной) организму доставляется достаточное количество разнообразных солей, и только пова- ренной соли требуется дополнитель- ное количество. Помимо соли, необходимой частью в пище, особенно важной в условиях Арктики, являются вкусовые веще- ства— горечи, кислоты, пряности. При отсутствии вкусовых веществ пища быстро „приедается", делается невкусной, убивает аппетит. Вкусовые вещества, играя роль возбудителей условных рефлексов, способствуют отделению пищеварительных соков. Есть еще группа веществ, без ко- торых питание не может быть полно- ценным, несмотря на достаточную калорийность их. Эту группу состав- ляют витамины, отсутствие которых вызывает задержку роста и различ- ные заболевания, имеющие общее на- звание „авитаминозов". Особое значе- ние в условиях Арктики имеет цынга, вызываемая недостатком витамина С. Новейшим достижением в изучении витаминов 1 является установление их 1 Исчерпывающие на сей день сведения можно найти в книге Букина В. Н., Вита- мины. Пищепромиздат, стр. 472, 1940. химической природы и возможность получения их синтетическим путем в чистом виде. Благодаря этому уточ- няется дозировка витаминов, прини- маемых внутрь как с профилактиче- ской, так и с лечебной целью. Однако есть мнение, что витамины в нату- ральном виде являются более цен- ными для организма, благодаря ес- тественному комплексу их с другими пищевыми веществами или одновре- менному присутствию в том же пи- щевом продукте других витаминов и провитаминов. Считается, что для нормального физического развития и здорового состояния организма тре- буется содержание в пище всех вита- минов и только в потребных случаях необходимо увеличение какого-либо определенного витамина. Поэтому рекомендуется употреблять витамин- ные продукты в натуральном виде или в виде свежеприготовленных блюд. Химическое строение витаминов вообще не устойчиво, и они легко разрушаются под влиянием кислорода воздуха при обработке пищевых про- дуктов (варка, сушка и пр.) и при долгом хранении их на открытом воз- духе. Наибольшая сохранность вита- минов достигается обработкой пище- вых продуктов при пониженном дав- лении и более низкой температуре (в вакуум-аппаратах, с разреженным воздухом). Витамин С (противоцинготный или противоскорбутный) содержится во многих растениях и в некоторых органах животных, реже и меньше — в мясе их. В настоящее время он выделен в чистом виде и приготов- ляется в виде фармацевтического препарата — аскорбиновой кис- лоты. Этот препарат очень удобен для развески, занимает мало места, но также требует осторожности при его производстве и защиты от воз- духа. Кроме препарата аскорбиновой кис- лоты, витамин С широко употре- бляется в виде концентратов, чаще всего из шиповника и черной сморо- дины, а также в виде обогащенных витаминными концентратами различ- ных кондитерских-изделий — конфет (мармелад, драже и пр.), и печенья.
Хе 1-2 Научные основы питания в Арктике 77 Витамин С'в свежем виде можно без труда получить, проращивая слегка смоченные водой: горох или зерна злаков в тарелках. При варке растительных продуктов количество витамина С в них сни- жается на 30—50%. но часто пере- ходит в отвар, который не следует выбрасывать. Этот витамин хорошо и долго сохраняется в сульфитирован- ных фруктах. Замораживание само по себе не разрушает витамина С, но при оттаивании продукта облегчается доступ кислорода воздуха через раз- рушенные (при замерзании) клетки; от этого усиливаются окислительные процессы, и содержание витамина С уменьшается. Следовательно, всякий замороженный продукт следует тот- час по оттаивании его употреблять в пищу или на готовку, не оставляя до другого дня. Арктика и субарктика богаты рас- тениями, содержащими большие коли- чества витамина С. Достаточно ука- зать, что северные разновидности ши- повника содержат от 2000 до 4500 мг аскорбиновой кислоты на 100 г сырого продукта, в то ^ремя как южные разновидности его содержат от 100 до 1000 мг. Но это рекордный случай, помимо которого в Арктике растут десятки видов трав, ягод, ли- шайников, морских водорослей, де- ревьев, хвоя которых богата витами- ном С (кедровый сланец, сосна, лист- венница, пихта, можжевельник). Травы и ягоды Арктики в большин- стве случаев еще ждут своих анали- зов для выяснения их витаминной и пищевой ценности. Суточная доза для человека опре- деляется в 50—60 мг аскорбиновой кислоты. Но в условиях Арктики, по мнению А. А. Шмидта, этого мало, так как низкая температура окружа- ющей среды и усиленный физический труд повышают расход аскорбиновой кислоты организмом. Дозу в этих случаях рекомендуется повысить до 80—100 мг в сутки1. Во время беременности потребность витамина С у женщин повышена, а в периоде лактации эта потребность еще более возрастает. Суточную дозу аскорбиновой кислоты в последние три месяца беременности и первый месяц после родов, по мнению д-ра Шуб1, следует поднять выше 100 мг. Зная содержание аскорбиновой кис- лоты в продукте, можно рассчитать количество этого продукта, необхо- димое для получения суточной дозы витамина С. После краткой характеристики ос- новных пищевых средств, следует остановиться на динамике обмена веществ и энергии в Арктике. Хими- ческие процессы в организме проис- ходят в двух направлениях: в сторону усвоения организмом питательных веществ из пищи и в сторону траты энергии из усвоенного запаса энерге- тического материала. ' Из скрытой энергии пищи в процессе окисления синтезированных организмом веществ развивается энергия, необходимая для биологического существования и тру- довых процессов. Если соотношение прихода и рас- хода питательных веществ правильно, то организм непрерывно вырабаты- вает и теряет тепло, поддерживая температуру тела, в среднем, около -36.5—37°. Понижение температуры воздуха вызывает ощущение холода, которое воспринимается перифери- ческими нервными образованиями кожи и передается ими терморегули- рующему центру, от которого идет импульс к органам, продуцирующим тепло. Таким образом, усиленная теплоотдача вызывает усиленное теплообразование, т. е. усиливает . окислительные процессы, или обмен веществ. Потребность в пище растет, и увеличивается аппетит, чем нагляд- ным примером служит вышеописан- ный аппетит полярных народов и полярников. Расход энергии определяется не только физиологическими тратами, но и тратами на трудовые процессы. Общий тепловой расход организма будет различен в зависимости от условий быта и труда. Можно и в Арктике жить так, что расход энергии мало чем будет отличаться от рас- 1 Труды Всесоюзной конференции по вита- минам, стр. 47, 1940. 1 Шуб. Витамины при беременности и лак- тации, 1940.
78 Природа 1942 хода в северных и даже средних широтах. Соответственно тяжести труда рас- ход энергии (в нетто-калориях) для взрослого человека колеблется от 2500 калорий (небольшая работа) до 4500 (тяжелая работа) и даже до 8000 (весьма тяжелая работа). В средних широтах СССР в обыч- ных условиях средний суточный рас- ход энергии исчисляется в 3500 кало- рий, а при механизированном труде без различия профессий определяется в пределах 3000—3200 калорий Ч В арктических условиях в период низких температур, под влиянием холодного воздуха и ветров, усили- вается теплоотдача тела, и для со- хранения нормальной температуры требуется усиленное же теплообразо- вание, т. е. повышенное количество пищевых веществ. По опытам Рубнера над собаками, теплоотдача при понижении темпера- туры воздуха резко увеличилась, счи- тая на 1 кг веса: при 30° отдавалось 56 калорий, при 15° — 63 и при 7°— 86.4. Наблюдения Лингардта в Гренлан- дии показали1 2, что температура во рту на холоде понижается с 37.5° до 34.5°; температура кожи лба пони- жается до 24.6°. Шекльтон в Антарк- тике нашел 3 у себя и у двух своих спутников температуру тела (невиди- мому, под мышкой) равной 34.4°. Есть некоторые сведена 4, что жи- тели холодных стран имеют темпера- туру тела на 0.6—0.8° ниже, чем жи- тели умеренных стран. Нормы арктического пайка, выставляемые целым рядом авторов, определялись, с одной стороны, тео- ретическими сображениями и ариф- метическими расчетами, с другой, теми возможностями, которые имелись в том или ином случае. Калорийность полярного пайка у 1 Молчанова. К вопросу о нормах пи- тания человека в зависимости от профессии. Вопросы питания, Я» 1, стр. 20—30, 1938- > Danmark Expedltionen til Gronlands Nordostkyst. 1900—1908, Bind XLIV, Koben- havn. 1910. 3 Шекльтон. В сердце Антарктики, стр. 299, 1935. 4 Тухшнайд. Холодильная технология, стр. 90, 1938. разных авторов колеблется в широких пределах — от 2600 до 6583 калорий. Многие авторы не дают обоснований предлагаемых ими норм и допускают ошибки даже в арифметических рас- четах. Из собранного нами материала (свыше 30 пайков, приводимых 15 ав- торами) мы приводим цифры, наибо- лее заслуживающие внимания (табл. 1). Для сопоставления приведем два примера проверенной калорийности пайка в суровых климатических усло- виях, близких к условиям Арктики: лыжный пробег от Иркутска до Москвы в зиму 1933/34 г. и высоко- горный туризм (в условиях альпий- ского климата). Калорийность суточ- ного пайка колебалась в следующих пределах >: Состав суточного пайка Лыжный пробег Высокогорный (альпийский туризм) Белков 172—218 130—150 Жиров 128—160 220—230 Углеводов . . . 842—1 023 700-800 Калорий 5 350-6507 6000—и более Таким образом, калорийность пайка лыжников и альпинистов на много превышает калорийность пайка при тяжелой работе в умеренных широ- тах (4500 калорий), но также и зна- чительно ниже калорийности пайка при очень тяжелой работе в умерен- ных широтах (до 8000 калорий). Уже a priori, на основании научных данных о питании, мы должны ска- зать, что единого полярного пайка быть не может. Так же, как и на любой точке земного шара, паек в полярных условиях представляет це- лый ряд вариантов, в зависимости от метеорологических факторов, быто- вых условий (жилища, одежды и т. п.), трудовой нагрузки и физиологических свойств человека. Не может быть паек однородным в количественном и качественном от- ношении: в период обычного поляр- 1 Волжински Й,^Б отдано в, Успен- ский. Гигиена физических упражнений м спорта, стр. 127, 1939.
Таблица 1 Место, время, автор Белки Жиры Углеводы Калорий- ность Примечание Транспорт .Вайгач” в Сев. Лед. океане, 1911 г. Арнгольд (>) 350.5 247.7 639.8 6.583.4 Среднее за неделю. По проверке—6373,8 нетто Судно .Герта*. Коган («) 165.8 137.4 498.2 3.696.0 По проверке 4000,2 нетто Судно „Эклипс”. Старокадомский (*) 227.0 122.SU 425-5 3.823.1 Нетто Для суровых условий на островах и побережье Арктики. Лавров (4) 148.4 147.8 754.9 5.037.0 Нетто На материке (для менее суровых условий) Лавров (4) 134.8 113.3 661.1 4.317.0 Нетто Паек для папанинцев. Беляков (5) 160.0 240.0 900.0 5.500.0 Нетто. По проверке — 6578. Впоследст- вии автор признал свою цифру завы- шенной Полярные суда ГСМП, 1936 г. Шестов (*)... 170.9 216.8 867.5 5.171.0 Среднее за 8 дней. По проверке — 6257,9 нетто. Полярный паек РККА (’) 131.3 126.0 650.1 4.394.0 Нетто 1 Арнгольд. Плавание на транспорте „Вайгач” в Сев. Лед. океане в 1911 г. — .Морской врач*, 1913, VI. 2 Коган. Пищевое довольствие на судне „Герта” в плавание 1914—1915 гг. — .Морской врач”, 1915, XI. • С т а р о к а д о м с к и й. Краткий очерк плавания и зимовки в Сев. Лед. океане в 1914—1915 гг. транспорта .Таймыр” в санитарном отношении.— .Морской в ач* 1915. XI. 4 Лавров. .Проблемы Севера”, 1933, стр. 300. 1 Беляков. Питание папанинцев на дрейфующей льдине, 1939, стр. S4, и .Советская Арктика*, 1938, № 5, стр. 39. • Шестов. Санитарное обеспечение плавания в северных морях, 1939, Изд. ГУСМП. 7 Кроткое. Руководство по военной гигиене, 1939, стр. 208. Научные основы питания в Арктике
80 Природа 1942 кого рейса (лето) и во время зимовки (зима, полярная ночь); во время зи- мовки — оседлая жизнь в хорошем жилище или жизнь на открытом воз- духе (ночевки в палатке, на откры- том воздухе, на снегу, постоянное пребывание на ветру и т. д.); пребы- вание на открытом воздухе с малой трудовой нагрузкой (езда на санях, в хорошей шубе) или с тяжелой на- грузкой (пеший или лыжный поход по снегам и льдам, по лужам, по торосам, с тяжестью на спине или с подмогой собакам и т. д. и т. д.). Из этого сопоставления различных условий пребывания и труда человека в Арктике мы видим, что калорий- ность суточного пайка может коле- баться от максимальной, известной в литературе цифры до самой обычной цифры, характерной для среднего человека, живущего в обычных куль- турных условиях умеренных широт со средней трудовой нагрузкой. Обоснованное решение этого во- проса может дать точное научное исследование основного об- мена веществ с учетом в л и я- ющихнанего внешних факто- ров (полярный день, полярная ночь, температура воздуха и пр.) и несколь- ких вариантов типичной трудовой нагрузки. Принимая во внимание все изло- женные обстоятельства, ориенти- ровочно можно наметить следую- щие градации полярных пайков в калориях-нетто: Для летних полярных рейсов в благоприятных условиях................. до 4 000 Для летнего плавания во льдах или в штормо- вые периоды.......... 4 000—4 500 Для зимовщиков в обычных жилищных и бытовых условиях при средней трудовой на- грузке в полярную ночь. 3 500—4000 То же, в полярный день ................ 4100-4500 Для полевых работ (в холод и ветер) ... 5 000 Для пеших и лыжных походов, санных экскур- сий, с учетом трудовой нагрузки.............свыше 6000 Общая калорийность пищевого пайка еще не обеспечивает правиль- ного питания. Нормальное питание— это такой подбор пищи, при котором питательные вещества находятся в определенных' соотношениях, легко усваиваются организмом и при кото- ром организм находится в полной своей жизнедеятельности и работо- способности. Уже Готье признавал необходимым1 в холодном климате усиливать в пайке количество безазотистых веществ, которые, по его мнению, должны преобладать, особенно жиры. Расход азотистых веществ в холодном кли- мате, по его мнению, не увеличи- вается, в то время как расход безазо- тистых веществ повышается соответ- ственно охлаждающей силе внешней среды. Правильно составленный паек в форме хорошо приготовленной пищи не может вызвать ни расстройства пищеварения, ни тяжести на желудке. О количестве и значении белков, жиров и углеводов сказано выше. По «количеству первое место должны занимать углеводы, затем белки и затем жиры. В исключительных слу- чаях жиры занимают второе место, а белки — последнее. Повидимому, так будет рационально и для Арк- тики. Питание полярных народов харак- терно обилием мяса и жиров и почти полным отсутствием растительной пищи (овощей, хлеба, крупы и пр.). Следовательно, в пище полярных народов чрезмерно много белков и жиров, но мало углеводов, клетчатки, солей и витаминов. Однако революция произвела рез- кий перелом в жизни нацменьшинств вообще и полярных в особенности; изменяется характер питания как в качественном, так и в количественном отношении. Питание полярных наро- дов и полярников должно быть взято под научный контроль. Последний должен учесть местные пищевые ре- сурсы, которыми так богаты Арктика и Крайний Север, характеристика ко- торых будет дана в последующих очерках. 1 Готье. Питание и режим здорового и больного человека, стр. 308, 1906.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ СССР НЕДРА ТАТАРСКОЙ АССР И ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Проф. Л. М. МИРОПОЛЬСКИЙ Производственные силы Татарской АССР в дореволюционные годы изу- чались очень слабо. Особенно мало внимания уделялось в прошлом изу- чению природных богатств недр. Изучение страдало недооценкой их. В дореволюционное время существо- вало представление, что для развития горной промышленности здесь нет оснований. Этот взгляд на бедность полезными ископаемыми Татарии про- должал господствовать частично еще долго и после Октябрьской револю- ции. Укреплению этого мйения содей- ствовало в первые годы и то, что изучение их не было плановым и си- стематическим. Все это поддерживало теорию о второстепенной роли по- лезных ископаемых в развитии народ- ного хозяйства Татарии. Однако позднее проведенное изучение геоло- гии Татарии и разведка отдельных месторождений этот взгляд целиком и полностью опровергли. В истории изучения недр Татарии можно наметить следующие 4 этапа: первый этап — до 1917 г., это по существу время случайных исследо- ваний, подчас чисто „любительских", когда горный промысел в Татарии был примитивно кустарен; второй этап — с 1917 г. до 1928 г. — это этап собирания фактов, более присталь- ного изучения геологии, отдельных полезных ископаемых и разрешения небольших, но совершенно конкрет- ных задач дня; третий этап — с 1928 г. по 1938 г., совпадающий с 1-й и 2-й пятилетками, — это этап резкого по- ворота в сторону планового изучения геологического строения Татарии и конкретного выявления запасов по отдельным полезным ископаемым с охватом целого ряда месторождений; наконец, четвертый этап — с 1938 г.— это этап изучения в основном угля и нефти, когда главное внимание было обращено на выяснение запа- сов угля по известным месторожде- ниям, и начата разведка отдельных нефтеносных структур. Подводя итог пройденному после- революционному периоду исследова- ния недр Татарии, можно характери- зовать изученность их следующими основными положениями: 1. геологическая съемка как систе- матически произведенное изучение края заканчивается покрытием терри- тории Татарии в масштабе 1:420000, а ряда районов и более детальной картировкой; 2. гидрогеологические исследова- ния заканчиваются построением схемы грунтовых и подземных вод с удов- летворением насущных потребностей водоснабжения промышленных пред- приятий, совхозов, колхозов и от- дельных населенных пунктов; 3. инженерно-геологические иссле- дования, будучи локализованными, главным образом, в окрестностях наиболее населенных пунктов, ново- строек, заканчиваются удовлетворе- нием запросов промышленности и коммунального строительства; 4. изучение неметаллических по- лезных ископаемых, в частности, строительных материалов, заканчи- вается обследованием и разведкой целого ряда месторождений кирпич- ного, стекольного, дорожного, строи- тельного и других видов сырья с вы- явлением по каждому из них запасов
82 Природа 1§42 по категориям, частью предваритель- ным и частью промышленным; 5. изучение минеральной топливной проблемы торфа, угля и горючих сланцев заканчивается частью пред- варительным обследованием, а частью разведкой месторождений с опреде- лением промышленных запасов по некоторым из них; 6. изучение металлических иско- паемых— медных руд—заканчивает- ся детальным освещением всех их месторождений; 7. изучение бальнеологических ре- сурсов заканчивается детальным ос- вещением целого ряда объектов; 8. разрешение проблемы нефти осуществляется выявлением и изуче- нием нефтеносных структур с поста- новкой глубокого бурения на неко- торых из них. Таковы, в основном, далеко непол- ные данные о достижениях и успехах в области изучения недр Татарии. Из приведенного видно, что в результате упорной борьбы за недра значитель- но продвинулось вперед дело позна- ния богатств Татарии. За это время был накоплен обширный материал. Он касается различных полезный иско- паемых, в первую очередь — сырья строительных материалов, минераль- ного топлива и т. п. Точно так же собран весьма солидный материал, касающийся металлических ископае- мых, фосфоритов, вод и т. д. В ре- зультате проведенных работ прави- тельство ТАССР в настоящее время располагает уже чрезвычайно цен- ными материалами по всем вопросам геологии Татарии и в ряде случаев совершенно конкретными балансами запасов по отдельным видам полез- ных ископаемых. В его распоряжении имеется уже достаточно обоснован- ная база для еще большего укрепле- ния, развития и разворота местной промышленности в республиканском масштабе. Постепенный ввод этой базы сырья в промышленный оборот является очередной и ближайшей за- дачей, разрешение которой совершен- но неизбежно повысит экономическую и индустриальную мощь Татарии. Таким образом, сущность сырьевой базы Татарии в данный момент в ос- новном нужно считать известной нам и достаточно понятой. Однако ее фактический современный масштаб и размер по ряду полезных ископае- мых пока еще, строго говоря, опре- деляется только общими контурами, в первом приближении. По ряду по- лезных —1 ископаемых — карбонатным породам, мергелям, сере — сделано до сих пор еще весьма немного, и по существу то, что сделано, еще не вышло из стадии первоначальных исследований. Произведенные первые, предварительные испытания не дали еще определенных и окончательных ответов на вопросы будущей эконо- мики и техники использования их. В ряде случаев предварительные реше- ния предпринятых исследований уже сейчас указывают на возможность практического использования при их эксплоатации. Вместе с этим, совер- шенно очевидно, что имеющимися данными не исчерпываются все ре- сурсы и все возможности использо- вания недр Татарии. Жизнь идет бы- стрыми темпами, социалистическое строительство выдвигает все новые и новые проблемы. Они привлекают к себе не только серьёзное внимание, но и требуют весьма углубленной и разносторонней научно-исследова- тельской работы. В ряде этих работ на одно из первых мест, естественно, должно быть поставлено изучение вопросов технологии. В направлении этого рода исследований до сих пор было сделано очень мало. Перед правительством Татарии эти задачи стоят еще почти во всем своем объеме и должны быть разрешены в ближай- шие годы. Перспективы дальнейшего роста ТАССР, план развития народ- ного хозяйства ее должен быть тесно увязан с имеющимися результатами и основан на итогах сегодняшнего дня. Эти итоги важны "не только с точки зрения подсчета достижений и недостатков в нашей общей работе по изучению недр, они важны и с точки зрения определения наших сил, наших возможностей, на базе кото- рых должна продолжаться борьба за дальнейшее развертывание строитель- ства. Такая постановка вопроса пол- ностью соответствует и гармонирует хозяйственно-политическим директи- вам, которые были приняты XVIII
№ i-2 Недра Татарской jACCP S3 Партийной конференцией. На терри- тории Татарии известно около 20 полезных ископаемых. Из них в дореволюционное время исполь- зовались только 8, а на 1941 г. вве- дено в производство местной про- мышленности 11. Попытаюсь показать, какие мы имеем ресурсы недр, каковы наши успехи в деле перехода на местное сырье и каков может быть будущий прогноз на этом пути, на пути их использования. Прежде всего, как обстоит дело с минеральной топливной базой? На территории Татарии известно 10 ме- сторождений бурого угля, включая и прилегающие к границе Гулюшур- минские месторождения в Удмурт- ской АССР, 10 месторождений горю- чих сланцев и 825 торфяников на площади 27 тыс. га. Все мы прекрасно знаем и понимаем огромные трудности в использовании на топливо исключительно местного сырья. Нам известно непервоклассное качество его, вполне понятны также трудности в эксплоатации месторож- дений угля, горючих сланЦев, затруд- нение в применении их в топках и в экспортировании их. Все это говорит о том, что пока без привозного то- плива нам обойтись еще нельзя. Од- нако выявленные возможности мине- ральной топливной базы местная про- мышленность не пытается использо- вать в должной мере. Хозяйственные организации на это идут неохотно, предпочитают больше надеяться на привозное топливо. Это вполне под- тверждает тот факт, что до сих пор введено в промышленную эксплоата- цию только одно Юски-Такерминсксе месторождение угля, где пока постав- лена лишь пробная добыча и около 425 торфяников. На самом деле пер- спективы имеются гораздо более ши- рокие. На базе выявленных запасов минерального топлива, мне кажется, при широко поставленной эксплоата- ции месторождений, можно было бы, во-первых, перевести гораздо большее количество район- ных предприятий целиком на местное топливо, во-вторых, Ряду предприятий рекомен- довать ввести добавку его к привозномутопливу, в-третьих, поставить вопрос о построй- ке в области развития горючих сланцев и крупных торфяников, на- пример, Кулегаш, мелких элек- тростанций. Наряду с этим уместно указать и на более широкие возможности ис- пользования торфяных массивов не только в качестве топлива, но и дру- гих целей, например, в сельском хозяйстве для удобрения, производства подстилки, в строительном деле, для про- изводства пре д_м етов домаш- него обихода и т. п. Кроме того, с более широким внедрением в топливный баланс мест- ных ресурсов имеется явная перспек- тива получения высокоценных шла- ков, которые могли бы быть исполь- зованы на организации цементного производства, а зола некоторых торфов, возможно, также и на полу- чение ванадия. Не лучше обстоит дело с исполь- зованием имеющихся битумов, про* питывающих песчаники и карбонат- ные породы, главным образом, перм- ских отложений. Они представляют собой продукты окисления и уплот- нения миграционной нефти, залегаю- щей в более глубоких отложениях. На территории Татарии известно 13 месторождений битумов. Из них разведано пока 6 месторождений. В настоящее время используются толь- ко битумы Шугуровского месторож- дения на получение гудрона и асфаль- то-бетона. На самом деле перспекти- вы применения битумов в чистом виде и благодаря легкоплавкости не- которых из них в смеси с другими, более тугоплавкими, битумами име- ются у нас в Татарии гораздо более широкие, в частности, в качестве ас- фальтовой мастики, асфальто-бетона и, в первую очередь, в дорожном деле для покрытия улиц, тротуаров, шоссе. К этому понуждает, во-пер- вых, необходимость вытеснения, „бе- лого шоссе" дорогами более усовер- шенствованного типа с черным по- крытием в связи с развитием автомо- бильного движения, во-вторых, необ- ходимость ликвидации ввоза в Татарию асфальтов из других областей при на-
84 Природа 1§42 личии местного сырья. Введение же в дорожное строительство Татарии чер- ного покрытия улучшит качество до- рог, в частности, повысит моно- литность, прочность, водонепрони- цаемость, водоупорность их, при- даст им большую гибкость и бесшум- ность и, главное, повысит срок службы дорогvизнос и грузоподъемность их. Наряду с этим имеется возмож- ность использования битумов при строительстве для покрытия полов промышленных предприятий, для про- изводства гидроизоляционных материалов, например, для изоля- ции труб, мостовых сооружений и т. п., на производство кровельных рулонных материалов, напри- мер, кровельного толя, рубе- роида, пергамина, в лакокрасоч- ной промышленности при изготовле- нии лаков, изоляционных замазок и т. д. Одновременно с этим не исклю- чается возможность получения из би- тумов при разгонке: серы (до 7— 8%), масел (до 70%), а при пере- работке последних под давлением в присутствии катализаторов — бензи- на (до 40% из сюкеевских битумов) и керосина (до 22% из тех же би- тумов), флотационных реаген- тов для разделения при процессах обогащения полиметаллических руд, ихтиолового масла и т. п. С использованием сырья для строи- тельных материалов и добычей естест- венных строительных материалов дело обстоит еще более неблагополучно. В этой области имеются пока крайне ог- раниченные достижения. Значение их по существу еще в полной мере не по- нято и не оценено. Татария продол- жает оставаться сравнительно мало изученной в части количества и ка- чества этих природных богатств края. Выявленныезапасы пока представляют собой еще ничтожную долю того ко- лоссального количества этих материа- лов, которыми обладает край. Имею- щиеся же ценные сведения о строй- материалах продолжают еще лежать в пыли архивов, в шкафах разведоч- ных организаций, хозяйственных ор- ганизаций и в портфелях отдельных работников предприятий. Между тем они открывают весьма заманчивые перспективы. Если сырье строитель- ных материалов далеко не всюду смогли ввести в промышленное ис- пользование, если в некоторых от- раслях чувствуются трудности в ос- воении, то все же несомненно, что в этой области мы имеем исключитель- но многосторонний источник приме- нения. Можно со всей категорично- стью утверждать, что мы располагаем всем необходимым для тоге, чтобы не только развивать имеющиеся виды промышленности стройматериалов, но организовать и ряд совершенно новых производств, которых пока еще нет, но к развитию которых имеются необходимые основания. До- статочно взглянуть на карту с нане- сенными месторождениями отдельных ископаемых, как мы увидим густую сеть разнообразных знаков, показы- вающих наличие многочисленных ме- сторождений известняков, доломитов, глин, гипса, ангидрита, гравия, песка и т. д. Известняки в Татарии имеются раз- нообразных видов,структур и текстур. Месторождения их приурочиваются, главным образом, к различным от- делам пермских отложений и просле- живаются в целом ряде мест. До Ок- тябрьской революции они совершенно не разведывались, и определенных сведений о запасах по ним не было. В настоящее время известно более сотни месторождений их и около 30 месторождений известковых туфов, из них разведано около 10 месторож- дений. При этом почти совершенно не учитываются неразведанные мощ- ные толщи известняков в нижнеперм- ских отложениях и известняки менее чистые. Известные же месторождения используются пока для получения из- вести, которая применяется при строи- тельстве, а также в небольшом коли- честве в производстве силикатного кирпича, в стекольной, бумажной, химической промышленности и в сель- ском хозяйстве для удобрения. Из об- зора видны, с одной стороны, слабая и совершенно недостаточная изучен- ность месторождений, с другой, сла- бое использование известняков в на- родном хозяйстве. Мне кажется, на базе мощных залб- жей нижнеказанских и нижнепермских
№ 1—2 Недра Татарской АССР 85 известняков нужно ставить острее на разрешение проблему организации производства портланд-цемента в комплексе с глинами, а на базе из- вестных месторождений — усиление производства извести в целях устра- нения ввоза ее извне и применения рыхлых разностей в сельском хозяй- стве для известкования почв. Доломиты имеют еще более широ- кое распространение, в особенности в центральных частях республики. Здесь месторождения их известны в целом ряде пунктов с неограничен- ными запасами, но разведаны они Очень слабо. До сих пор доломиты использовались у нас только в каче- стве дорожного, бутового камня и в ряде мест для надворных построек. В других направлениях они пока еще не употребляются, так как являются почти не изученными. Между тем до- ломиты могли бы найти применение в условиях Татарии в качестве сырья: 1. для получения гидравличе- ской извести и заменить собой во многих случаях обыкновенную из- весть; 2. для получения каустическо- го доломита, на базе которого можно было бы организовать произ- водство термоизоляционных материалов, его же можно при- менять в строительстве на постройку теплых полови других строитель- ных изделий, как-то: кси л олитных плиток, фибролитов, цвет- ной штукатурки, архитектур- ных отливок, облицовочных плиток и т. д.; 3. для получения гидравлически твердеющих доломитовых огнеупор- ных цементов при производстве ог- неупорных материалов; 4. для получения минеральной шер- сти. Глины и суглинки пользуются чрез- вычайно широким, в сущности по- всеместным, распространением в пре- делах края. Прослеживаются они в разнообразных отложениях. Запасы их колоссальны. Месторождений их известно больше двухсот. Из них бо- лее или менее изученными являются около 30, расположенных лишь вблй- зи городов и крупных селений. Свойства и качества глин и суг- линков в Татарии чрезвычайно раз- нообразны. Они меняются в зависи- мости от минерального и химического состава. Особенности их, зависящие от означенных факторов, изучены очень слабо. До настоящего времени глины и суглинки в Татарии используются как в сыром виде, так и в обожженном. В сыром виде они применяются мест- ными жителями для изготовления растворов при каменной кладке, са- манного кирпича, глинобитных пост- роек, глино-соломенных крыш и т. п. В обожженном виде глины и суглинки используются в качестве сырья для получения строительного кирпича и гончарных изделий. Имеющиеся воз- можности прежде всего позволяют ставить вопрос о более широком ис- пользовании глйн и суглинков для означенных производств, чтобы пол- ностью удовлетворить все требования строительства и потребности населе- ния. Однако этим далеко не исчерпы- ваются все возможности их примене- ния в народном хозяйстве. На основе их можно было бы заново организо- вать: 1. производство клинкера, ко- торый мог бы пойти на мощение улиц, тротуаров, при жилищном строительстве и т. д.; этот вопрос осо- бенно уместно ставить сейчас, так как глины, пригодные для этих це- лей, уже установлены, например, в окрестностях Казани и д. Пестрецы; 2. производство вяжущего мате- риала— г л и н и т-це м е н т а, кото- рый мог бы заменить в ряде случаев портланд-цемент и тем самым частич- но устранить дефицит его; 3. производство облицовочно- го и фасонно-облицовочного цветного кирпича для облицов- ки фасадов городских сооружений и жилых домов; 4. производство глиняной че- репицы для покрытия жилых по- мещений и промышленных предприя- тий; 5. производство керамзита как строительного.материала. Глины отбеливающие, типа флори- диновых, на территории Татарии пользуются широким развитием, глав- ным образом, в Закамье. Здесь извС’
86 Природа 1942 стно около 20 месторождений их с запасом по категории С2 в количест- ве не менее 300 млн. т. Отбеливающие глины отличаются от других глин способностью извле- кать путем адсорбции красящие ве- щества и примеси. Означенного типа глины известны в Союзе в ряде мест. В настоящее время они получили широкое применение в различных от- раслях промышленности, в особенно- сти нефтяной, масло-жировой, лако- красочной, сахарной, текстильной и др. Рост народного хозяйства и тен- денция к освобождению от импортных отбеливателей предъявляют все нара- стающие требования к ним и откры- вают широкие перспективы к еще более многообразному их использо- ванию в новых отраслях промышлен- ности. В Татарии отбеливающие глины приобретают особо важное значение в связи с проблемой создания в 3-й пятилетке между Волгой и Уралом „Второго Баку", и постройкой целой сети нефтеобрабатывающих заводов, общей мощностью в 6 млн. т. Для очистки крекинг бензина, авиацион- ных, автотракторных масел и других нефтепродуктов потребуются десятки тысяч адсорбентов. Татарская АССР по своему географическому положе- нию находится почти в центре обла- сти „Второго Баку", и часть нефте- обрабатывающих заводов будет по- строена непосредственно на ее тер- ритории или вблизи ее. Исходя из этого, наличие месторождений высо- косортных отбеливателей вблизи по- требителя приобретает особое значе- ние, доказанность же возможности их применения в этой области Н. В. Кирсановым уже не вызывает сомнений. Но это лишь одна сторона общей проблемы использования отбе- ливающих глин. Кроме этого, иссле- дованиями О. С. Хованской показана возможность использования, напри- мер, муслюмовских отбеливающих глин в меховой промышленности для обезжиривания овчин и в тек- стильной— для обезжиривания сукон. Судя по литературным дан- ным, отбеливающие глины могут быть также использованы с успехом при очистке технических масел и жиров в масло-жировой промыш- ленности, при очистке лаков и темных растительных масел в лако-красочной и мыловаренной промышленности, в качестве напол- нителей при производстве мыла в мыловаренной промышленности, в ка- честве наполнителя в производ- стве обуви в кожевенной промыш- ленности и, наконец, в качестве на- полнителя при производстве ис- кусственной подошвы и ре- зины. Вполне вероятна, но пока еще точно не доказана возможность использова- ния отбеливающих глин в керамиче- ской промышленности. По В. В. Ще- пину, например, змиевские отбели- вающие глины обладают температу- рой плавления 1659—1739° и благо- даря этому, повидимому, могут найти применение для производства кана- лизационных труб и других керамических изделий. Все это указывает на полную воз- можность более широкого вовлечения широко распространенных отбеливаю- щих глин в развивающуюся промыш- ленность Татарии с широким диапа- зоном их применения. На территории Татарии имеют чрезвычайно широкое развитие гипс и ангидрит. Здесь известно около 30 крупных месторождений и целый ряд мелких. В качестве сырья для строительных материалов гипс употребляется давно. Человечество применяет его в каче- стве вяжущего строительного мате- риала уже несколько тысяч лет. Но как это ни странно, гипс должного внимания к себе в Татарии все же еще до сих пор не привлекает. Его привыкли считать непрочным строи- тельным материалом и не заслужи- вающим серьезного внимания. Строи- тельная техника по существу им пре- небрегает или, в лучшем случае, ис- пользует его для штукатурных работ и архитектурно-декоративных целей, т. е. для мало ответственных частей сооружений. Объясняется это в зна- чительной мере косностью и консер- ватизмом хозяйственных организаций, производящих строительные материа- лы. До сих пор они и строительная практика привыкли считать гипс в
№ 1—2 Недра Татарской АССР 87 Татарии как сырье, вполне пригодное лишь для получения штукатурного гипса — алебастра, или как сырье, ко- торое может вывозиться за пределы Татарии и только. На самом же деле это самый примитивный взгляд. Воз- можности использования гипса гораз- до шире. В настоящее время гипс как сырье находит основное применение при производстве строительных материа- лов, в керамике и других отра- слях промышленности в обожженном виде (4/5 всей добычи) и в сыром виде (1/4) — в цементной, бумажной, красочной промышленности, сель- ском хозяйстве, металлургии никеля и т. п. В обожженном виде гипс приме- няется в строительном деле в виде алебастра, ангидритового цемента, эстрих-гипса, а они, в свою очередь, идут на изготовление гипсолитов (алебастро-камышевых, алебастро- торфяных, алебастро-оаилочных, але- бастро-вутиль*1 и т. п.), искусствен- ного мрамора, бетона и т. д. Кроме того, гипс в разных видах применяется для изготовления цемента Шоттлера, .цемента Биотти, цементй Шенка, це- мента Скалиола, цемента Тимофеева, цемента Мака, цемента Скотта, це- мента Кина, литомарлита, анналита, гажи и т. п., для производства хими- катов и других материалов. Все вышесказанное приведено мною для того, чтобы показать и охарак- теризовать огромные возможности использования сырьевой базы гипса, которой обладает Татария. Если к этому учесть еще качественную ха- рактеристику целого ряда получае- мых из гипса строительных материа- лов, а также экономическую сторону, то производство и внедрение разного рода продуктов, получаемых на базе гипса, в очередное строительство Та- тарии станет совершенно очевидным. В осуществлении этой проблемы в настоящее время не должно быть ни- каких колебаний и сомнений. К этому нас обязывают прямые директивы партии и правительства. Этого же требует от нас перспективный размах промышленного и крммунального строительства. Но здесь законно мо- жет возникнуть вопрос, имеются ли экспериментальные данные, чтобы направить использование гипса из ме- сторождений Татарии на производ- ство хотя бы некоторых новых строи- тельных материалов, изделий и про- дуктов? Мне кажется, и в этом от- ношении не может быть риска, так как, во-первых, не обязательно нужны экспериментальные данные на базе гипсов именно Татарии, а не на базе гипсов из других месторождений Союза, например, Артемовских, Горь- ковских и т. д., от которых гипсы Татарии по существу почти ничем не отличаются. Во-вторых, в литера- туре за последние годы появились опытные данные получения ряда ма- териалов именно на гипсах Татарии, в частности, на гипсах из месторож- дений Камского Устья. Как раз эти данные и позволяют мне ставить во- прос о наиболее рациональном ис- пользовании гипсового сырья по-но- вому и более эффективно. С этой целью можно бы рекомендовать ис- пользование гипса в следующих на- правлениях: 1. на изготовление штукатур- ных смесей; это привело бы к единству индустриально-технологиче- ского процесса получения штукатур- ных составов за счет природного гипса и негашеной извести - кипелки, частичному отказу от строительства алебастровых заводов с обжиговыми установками, экономии топлива на 4—7%, уничтожению затрат, связан- ных с прямыми и накладными рас- ходами по обжигу алебастра и полу- чению более однородных штукатур- ных смесей; 2. получение гипсолитов и, в частности, губчатых гипсовых изделий, что дало бы дополнитель- ный строительный материал; 3. производство гипс о-a н г и д р и- тового цемента и изготовление бетона на гипсо-ангидритовом це- менте, что дало бы дополнительный строительный материал; 4. производство эстрих-гипса, что дало бы строительный материал большой механической прочности; 5. получение серной кислоты и портланд-цем ента; 6. получение сульфа т-амм ония И портланд-цемента;
88 Природа 1942 7. получение а м м и а ч н о-н и т р а т- ных удобрений; 8. получение сернистого кал fa- il и я. Гипс в естественном природном виде может найти применение для разнообразных целей. Подходя к во- просу с этой стороны, гипсы Тата- рии могут быть использованы в ка- честве сырья: 1) для удобрений в колхозных и совхозных хозяйствах при гипсо- вании почв под клевер, люцерну, лен и тому подобное для улучшения качества их и т. д.; 2) для поделки штучных художественных гипсовых изделий с целью устранения их ввоза из других обла- стей Союза; 3) для производства оптических изделий, например, гипсовых компенсаторов и 4) для добавки при производстве красок. Внедрение в практику строитель- ства Татарии вышеуказанных мате- риалов: 1) снизит дефицит строитель- ных материалов и заменит в значи- тельной мере привозной портланд- цемент и другие дефицитные стро- ительные материалы; 2) заменит и частично вытеснит обычный строи- тельный кирпич; 3) заменит неогне- стойкую древесину, сохраняя ее для других целей; 4) изготовление из гипса целого ряда удобрительных туков увеличит урожайность кол- хозных и совхозных полей Татарии; 5) создаст и расширит индустриальную местную мощь Татарии. Гравий относится к группе рыхлых обломочных горных пород. На тер- ритории Татарии скопления его уста- новлены в виде отмелей, береговых отложений, кос по рр. Волге, Каме и в виде отложений в оврагах. В настоя- щее время здесь известно 17 место- рождений гравия. Из них разрабаты- ваются пока только 3 месторождения. Большинству месторождений в связи с будущим строительством Куйбы- шевского гидроузла грозит затопле- ние. В условиях Татарии гравий имеет огромное значение в строительном деле. Он может применяться гораздо шире при изготовлении бетона. Одно- временно с этим он должен найти более широкое применение и в до- рожном деле, при черном покрытии дорог асфальтом и при строительстве „белых* гравийных дорог. Размах, который придан последние годы этим видам строительства, заставляет об- ратить особое внимание на эксплоа- тацию известных гравийных место- рождений, так как они вполне удов- летворяют техническим требованиям, предъявляемым к грарию. Этому же вполне благоприятствует отсутствие в большинстве месторождений мощ- ных вскрыш и удобные пути водного сообщения. Пески, так же как и гравий, отно- сятся к группе рыхлых осадочных пород. Месторождения песка в рес- публике прослеживаются почти по- всеместно по берегам рек, а местами и в стороне от них, на террасах. Наиболее крупные из них сосредото- чены вдоль рр. Волги и Камы. Из известных более сотни месторожде- ний, к изученным и в той или иной мере разведанным относятся только 18. Минеральный, химический состав и гранулометрические свойства у песков чрезвычайно не выдержаны и изменчивы. Для стекольного произ- водства пригодны пески пока только из 9 разведанных месторождений. Пески из других месторождений мо- гут быть использованы, главным об- разом, в строительном деле как состав- ная часть строительных материалов вместе с цементом, глиной и так далее, для бетона, строительных растворов, силикатного кирпича, в дорожном деле, в качестве балластного мате- риала и в смеси с асфальтом. Неко- торые пески относятся, повидимому, к категории литейных, формовочных, например, по Волге у д. Обухове, по рр. Ноксе и Солонцы, но они еще с этой стороны совершенно не изучены. При всем богатстве залежей песка в Татарской АССР он все же не на- ходит должного использования. Нуж- дающиеся организации и предприятия подчас, имея песок „под носом®, не знают о его присутствии, а зная, в должной мере не используют его. Причиной этого служит легковесное отношение к пескам; нередко указы- вается, что „этого материала везде много®. Между тем, это не совсем так. В летнее время нередко чув- ствуется дефицит его. Мне кажется,
№ 1—2 Недра Татарской АССР 89 следует прежде всего обратить вни- мание на три стороны использования песка: 1) на расширение стеколь- ного производства как белого, оконного, так и бутылочного, в чем в Татарии чувствуется острый недо- статок, а надлежащее сырье имеется; 2) на расширение производства си- ликатного кирпича, для чего имеется надлежащее сырье в неогра- ниченном количестве; 3) на расшире- ние производства черепицы как кровельного материала; в котором Татария нуждается. Кроме того, пески могут найти применение, возможно, в качестве формовочного и абразионного материала. Совершенно особо должна итти речь о фосфоритах. Они в пределах республики отмечаются лишь в юго- западной части среди верхнеюрских и меловых отложений, иногда совмест- но с горючими сланцами. Выходы их прослеживаются в ряде мест по рр. Волге, Свияге, Цыльне, Карле, Б. и М. Тельцы и др. Минералогический и химический состав фосфоритов из разных мест и наслоений не выдер- живается. На территории Татарии известно 14 месторождений фосфо- ритов. Безусловно, этим не исчерпы- вается все их распространение. Раз- ведано же пока 8 месторождений. Из них эксплоатируется пока только одно месторождение. Затруднения в эксплоатации связаны в ряде случаев с маломощностью фосфоритовых про- слоев и наличием довольно мощных вскрыш. Развивающееся сельское хо- зяйство предъявляет большой спрос на удобрения. Разрабатывающееся одно месторождение на размол фос- форитной муки, вполне естественно, не может полностью покрыть предъ- являемые требования. Дефицит при- ходится пополнять ввозом фосфорсо- держащих удобрений извне. Мне ка- жется, при наличии имеющихся место- рождений следовало бы шире поста- вить эксплоатацию фосфоритов на размол фосфоритной муки. Этим республика могла бы в значи- тельной мере покрыть дефицит в фос- форсодержащих удобрениях за свой счет, по крайней мере, в юго-западной части. Этот вопрос следует ставить еще и потому, что в ряде месторож- дений добычу фосфоритов можно производить в комплексе с горючими сланцами, что, безусловно, понизит стоимость эксплоатации месторожде- ний в целом. Кроме указанных полезных ископа- емых, мы имеем на территории Та- тарии широкое развитие разнообраз- ных песчаников, пестро окрашенных мергелей, наконец, мы имеем место- рождения серы, скопления железистых охр, вивианита и местами сапропелита в водоемах. К этим разнообразным полезным ископаемым, которые да- леко еще не выявлены, запасы кото- рых не изучены, присоединяются грандиозные ресурсы вод. Вода от- носится к самым важным полезным ископаемым. Это — промышленное сырье, избыток и недостаток которого лимитирует развитие как сельского хозяйства, так и промышленных объектов. Здесь уместно прежде всего от- метить слабое использование в 'пре- делах Татарии уже известных баль- неологических ресурсов вод типа ижевских, сарабикуловских и других. Следует также поставить во весь рост проблему использования под- земных вод в нефтеносных структурах в качестве химических ресурсов для получения иода и брома, посколь- ку известно уже сейчас промышлен- ное их содержание (на литр), например, иода в глубинных водах Булдыря до 4 мг, брома 70 мг, а в подземных водах у Верхнего Услона иода до 7,5 мг, а брома до 200 мг. Наконец, очень слабо используются фактически неограниченные энергетические ре- сурсы проточных вод малых и боль- ших рек. Подводя итоги изученности недр, как сырьевой базы промышленности Татарии, видно, что в этой области не все еще использовано, не все ис- пользуется целесообразно, много еще имеется трудностей, косности, консер- ватизма в применении сырья. В целом ряде случаев мы находимся на пути к освоению его, а в ряде случаев в раздумьи благодаря технической не- изученное™ ископаемых. Одновре- менно с этим бросается в глаза и огромная диспропорция в запасах квалифицированных категорий и ори-
90 Природа 1942 ентировочных категорий. Запасы ис- копаемых последних категорий в ряде случаев вызывают сомнение в прав- доподобности приводимых цифр. Произведенные исследования носят пока еще отрывочный характер и в силу этого не дают цельного пред- ставления о ресурсах недр, на основе которых возможно было бы плано- мерное их использование. Какие же проблемы стоят конкретно на повестке буквально сегодняшнего дня в целях максимального и наибо- лее рационального использования имеющегося минерального сырья? Первак проблема — это проблема широкого внедрения мине- рального топлива с целью сокращения ввоза его из других мест и использования древесины в других направлениях. Вторая проблема, не менее важ- ная,— это проблема расшире- ния производства строи- тельных материалов, не только уже известных, но и новых видов на базе гипса, ангидрита, глин, песка, доломитов и т. д., с целью устране- ния дефицита кирпича, цемента и т. п. Третья проблема — это проблема расширения производства удобрительных материалов на базе фосфоритов, гипса, медных руд, известняков и тому подобного с целью поднятия урожайности. Четвертая проблема — это проб- лема организации произ- водства асфальтитов, а на базе их — кровельных, гидроизоляционных материалов с целью ликвидации ввоза их извне, уменьшения дефицита кровельных, гидроизоляционных ма- териалов и улучшения дорог. Пятая проблема — это проблема адсорбентов на базе отбеливаю- щих глин путем внедрения их в неф- тяную, масло-жировую, мыловарен- ную, кожевенную, текстильную мест- ную промышленность с целью устра- нения ввоза их извне. Шестая проблема—это пробле- ма организации производ- ства химических материалов, как-то: серной кислоты, иода и брома, ихтиолового масла и других продук- тов на базе гипса, глин, битумов, подземных вод и других ископаемых, Седьмая проблема — это пробле- ма более широкого исполь- зования вод в бальнеологических и энергетических целях. Восьмая проблема — это пробле- ма более широкого исполь- зования полезных ископае- мых в сыром виде, например, глин, доломитов, песка и тому подоб- ного в дорожном и строительном деле, гипса для художественных,опти- ческих изделий, торфа для подстил- ки, предметов домашнего обихода и т. д. Наконец, последняя и главная про- блема - это проблема выявле- ния промышленной нефти и газов в недрах Татарии. Решение затронутых основных проблем требует наличия специаль- ной научно-исследовательской произ- водственной организации, которая занималась бы этим не от случая к случаю, а систематически и повсе- дневно. Она должна в дальнейшем продолжать начатую работу, разви- вать новые виды сырья и новые районы края. Современная промышленность груп- пируется вокруг отдельных немногих центров, как-то: в окрестностях гг. Казани, Зеленодольска, Чистополя и других пунктов. Правильное и все- стороннее овладение производствен- ными силами недр на новых эконо- мических началах должно охватить более широкую территорию и пре- вратить ее в дальнейшем в сплошную сеть производств, логически увязан- ных друг с другом. Мне кажется, на основе потенциальных возможностей недр на ближайшее время такие новые индустриальные центры ясно уже сейчас вырисовываются. Это будет, во-первых, район Камское Устье — Сюкеево как центр ряда производств на базе комплексного использования доломитов, суглинков, туфов, гипса, битумов, серы, подзем- ных вод и т. п.; район г. Чистопо- ля— дд. Булдырь — Богана как центр ряда производств на базе карбонатных пород, гипса, песка, глин, подземных вод и т. д.; район дд. Юски — Те- кермень — Тихие Горы на базе угля, глин, карбонатныд пород, песка, под- земных вод и т. п.; район д. Дрож-
№ 1—2 Недра Татарской АССР 91 жаново — г. Буинск как центр ряда производств на базе горючих иско- паемых, глин, песка и т. д. Так, путем глубокого анализа и продуманного плана, можно будет-, заново построить индустриальную систему Татарии. Промышленность Татарии должна строиться как производственное це- лое всей республики. Это положение еще недостаточно проникло в созна- ние и в современные формы постро- ения промышленности Татарии. Пра- вильное овладение всеми производст- венными силами, в том числе и не- драми, и правильное построение промышленности должно охватить всю республику, всю сырьевую базу ее и превратить территорию в сплош- ную сеть производств, планово и логически увязанных друг, с другом как закономерную и гармоничную цепь отдельных процессов переработ- ки природного сырья Татарии. Построение этой системы будет правильным в том случае, если звенья ее не будут замыкаться только Та- тарией, а рассматриваться как часть общесоюзной промышленности и в особенности ближайших республик и областей. Осуществление этого потребует огромного напряжения воли, энергии и творчества. Необходима решитель- ная борьба, борьба в разных направ- лениях, борьба, которая потребует много сил и средств, но которой не следует бояться, ее надо понимать и к ней надо подготовиться. Прежде всего в борьбе за овладение недрами нужно понять и изучить многообразие свойств минерального сырья, на ко- тором развивается и будет строиться промышленность Татарии. Подходя с этой стороны к полезным ископаемым, нужно знать не только геологическую обстановку их нахождения и запасы, но знать технические и технологи- ческие свойства, т. е. уметь овладеть ими. _ Затем нужно бороться с собствен- ной косностью, с косностью и кон- серватизмом в промышленности, с Установившимися на наших предприя- тиях старыми привычкамр — исполь- зования только определенных, к тому же нередко привозимых извне мате- риалов. Надо кому следует внушить и побудить приспособлять свое про- изводство к новым видам сырья, имеющимся в Татарии, совершенно безразлично — будь это топливо или другое ископаемое. Далее необходимо бороться против собственного незнания той террито- рии, на которой мы живем, незнания тех недр, которыми мы должны ов- ладеть, против непонимания роли исследований, надо бороться со всей настойчивостью против легенды о бедности недр Татарии и вредных подходов к их изучению. Надо бороть- ся против недоверия и неверия в недра. Надо, чтобы широкие общест- венные круги проявляли постоянную должную инициативу и активность в деле освещения, вовлечения и внедре- ния в местную промышленность из- вестных ископаемых. При этом, ко- нечно, мы должны быть в полной мере трезвыми в оценке окружающих недр и их экономики, мы должны с полной реальностью оценивать наши возможности и потенциальные пер- спективы для будущего строитель- ства. Однако приведенными соображе- ниями полностью не исчерпываются задачи ближайшего будущего в ре- шении широких проблем использо- вания недр и индустриализации Та- тарии. Это только одна сторона вопроса. Одновременно с этим мы должны во всей широте также рас- смотреть и те принципы и подходы, которые должны лечь в основу даль- нейшего развития наших знаний о недрах. Задачи промышленного ос- воения полезных ископаемых в свете новых идей обязывают нас в целях использования их в промышленности прежде всего шире внедрить идею химизации во все народное хозяй- ство, во все технологические и промышленные процессы как единое целое. Это, безусловно, расширит диапазон применения полезных иско- паемых, создаст новые возможности их использования, придаст новые формы промышленного подхода к ним, а в конце концов, возможно, и в корне заменит современное представ- ление о них как о сырье. Затем необ- ходимо шире внедрить идею тех-
92 Природа 1942 но л о г ическо г о подхода в изучение полезных ископаемых. Это, безусловно, повысит ценность имею- щихся полезных ископаемых, вызовет более многообразные возможности их применения, уменьшит и количе- ственно сократит отходы и отбро- сы, создаст на базе их новые промыш- ленные ценности и, возможно, из- менит самое понятие о полезном иско- паемом. Далее необходимо всемерно вне- дрять идеюкомплексности при использовании полезных ископаемых. Это неизбежно приведет к еще более многостороннему применению и во- влечению их для разных целей, по- высит эффективность и ценность их. Наконец, следует обратить внима- ние и на внедрение идеи обога- щения, которая также неизбежно повысит в значительной мере цен- ность и эффективность имеющихся малоценных полезных ископаемых. Высказанные соображения,безуслов- но, не являются всесторонне исчер- пывающими. Это только руководящие вехи для более глубокого подхода к изучению недр. Основной же задачей остается пока одна, которая должна подчинить себе все остальные, — это энергичное и более реши- тельное всестороннее изуче- ние недр. И на этом пути нами всегда должны руководить слова М. В. Ломоносова: „Дорога будет не скучна, в которой хотя и не везде сокровища нас встречать станут; однако, везде увидим минералы, в обществе потребные, которых про- мыслы могут принести не последнюю прибыль".
НОВОСТИ НАУКИ ФИЗИКА О ФОКУСИРУЮЩИХ МОНОХРОМАТОРАХ ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ При решении многих практических задач возникает вопрос об использовании монохро- матических пучков рентгеновских лучей до- статочно большой интенсивности. Однако ряд специфических особенностей рентгеновских лучей, в частности, их малая преломляемость, долгое время сильно ограничивали возмож- ности исследователей, так что до сих пор еще нет достаточно разработанных методов монохроматизации рентгеновского излучения без колоссальных потерь в интенсивности. Даже в работах таких крупных исследователей, как Уоррен, относящихся к 1940 г., в качестве монохроматора лучей, использующихся в камере Дебая, применен плоский кристалл каменной соли, что, конечно, резко увеличи- вает необходимую экспозицию. Между тем, даже современный уровень развития рентге- носпектроскопической техники позволяет ду- мать, что задача создания мощного фокусиру- ющего монохроматора может быть с успехом решена. Невозможность построения для рентгенов- ских лучей фокусирующих устройств типа оптической линзы не так давно вызвала мысль [1] заменить ее так называемой зональ- ной пластинкой, теория которой разработана еще Релеем. Изготовление таких пластин для оптической области, как показал Вуд [2], незатруднительно и достаточно оправдано. Зональная пластина представляет собой пло- ский экран, на котором проведен ряд концент- рических кругов, радиусы которых соответ- ствуют радиусам зон Френеля для некоторой точки, лежащей на нормали к пластинке. Теория показывает, что радиусы колец должны определяться из соотношения г2 = пР0к, где n = li 2, 3.-..; Рй— расстояние по перпендику- ляру от центра окружностей до заданной точки, 1— длина волны света. Если зачернить далее нечетные зоны Френеля (в оптике просто тушью) и заставить фронт плоской световой волны падать на пластинку, то ре- зультирующая интенсивность света данной длины волны в заданной точке на оси прибора окажется в раз больше, чем без экрана. Здесь N — общее число зон Френеля, нанесен- ных на пластинку. Такая пластинка, как показали подсчеты и опыт, действует точно так же, как собирающая линза с фокусным расстоянием, равным Ро. Если источник света расположить на расстоянии q от экрана, то лучи заданной волны длины А соберутся в точке Р, так что -J-H—~—. Таким обра- q Р Ро эом, в оптике можно построить линзу, не заставляя пучок лучей преломляться. Корчагин [1] предложил использовать этот принцип для фокусировки рентгеновских лучей. Однако экспериментальные трудности по изготовлению таких пластин для рентгенов- ских лучей не позволили осуществить ее ни автору предложения, ни автору этих строк, интересовавшимся этим вопросом несколько лет назад. К тому же за последние годы выяснилась ббльшая целесообразность выбора иного пути, основанного на использовании спектрографов с изогнутым кристаллом. За последние годы было предложено боль- шое число вариантов спектрографов, исполь- зующих изогнутый кристалл, приспособленных, главным образом, для проведения количест- венного и качественного химических анализов и изучения электронной структуры твердых тел по рентгеновским спектрам. Поэтому конструкторы интересовались преимуществен- но возможностью получения большей разре- шающей силы спектрографа и четких интен- сивных линий в его фокусе. Это требование приводило к специфическому подходу в вы- боре кристаллов, отражающих в спектрографе рентгеновскую радиацию. Согласно представлениям, развитым осо- бенно подробно в серии работ Дарвиным, реальный кристалл представляет собой сово- купность идеальных кристалликов размером порядка 10~4 см, несколько дезориентиро- ванных друг относительно друга. Именно этой «тонкой мозаичной* структурой, наряду с более грубыми искажениями решетки, и от- личаются, по мнению Дарвина, реальные кри- сталлические тела от идеального кристалла с кристаллографической точки зрения. Было показано, что наличие нарушений в кристал- лической решетке и мозаичность кристалла, в смысле Дарвина, обусловливают значитель- ное увеличение интегральной отражательной способности реальных кристаллов по сравне- нию с идеальными. В настоящий момент можно говорить об экспериментально установ- ленном различии в степени совершенства различных естественных кристаллов. Так, на- пример, наряду с кристаллами алмаза и каль- цита, отличающихся высокой степенью совер- шенства, природные образцы каменной соли и алюминия обнаруживают резкую мозаичную структуру. Поэтому при выборе кристаллов, пригодных для рентгеноспектральной прак- тики, обычно отдают предпочтение совер- шенным кристаллам кварца, гипса и слюды, работая с которыми можно рассчитывать получить резко очерченную область отраже- ния, хотя и не особенно интенсивную.
94 Природа 1942 Бозорт и Хаворт [3] и независимо от них автор этих строк [4] указали впервые на воз- можности, связанные с применением, вместо кварца, слюды и гипса в рентгеновских спек- трографах с изогнутым кристаллом, кри- сталлов естественной каменной соли. Сильное расширение области отражения, сопровождающееся, однако, существенным выигрышем в интенсивности рефлекса, огра- ничивает возможности использования этих кристаллов в спектрографах, служащих для целей прецизионного исследования, но совер- шенно оправдывает их использование в качестве монохроматоров для съемки рентге- нограмм порошков по методу Дебая и Закса. Изгибание кристаллов каменной соли можно вести либо, как делали Бозорт и Хаворт, по шаблону, в концентрированном соляном рас- творе (даже с помощью пальцев), либо прямо в кристаллодержателе спектрографа, как делал автор. Правда, в этом последнем случае изгиб кристалла сравнительно легко удается только при больших радиусах кривизны (в ра- боте автора до 1 м). Свежесколотые пластин- ки с отражающими гранями, параллельными главным плоскостям спайности кристалла, зажимались в кристаллодержатель спектрогра- фа так, что при этом не происходило рас- трескивания их поверхности. Размеры пластин определялись габаритами держателя (60 X 20), а толщина их не превосходила 0.5 мм. Весьма желательна предварительная шлифовка по- верхности кристалла, увеличивающая интенсив- ность получающегося в фокусе рефлекса. Особенная тщательность этой операции не только не нужна, но иногда может оказаться даже вредной. Так, например, на некоторых хорошо отполированных кристаллах иногда наблюдается почти полное восстановление четкого изображения линии, получающейся от спайных кристаллов. Это, впрочем, неуди- вительно и вполне согласуется с многочислен- ными наблюдениями Финча [5] и Кирхнера [6] и особенно с результатами Дюмонда и Гир- ша [7], обнаружившими аналогичное явление на кристаллах кварца. Авторы объясняли тогдгГ его частичной рекристаллизацией по- верхности кристалла после полировки. Совершенство изгиба кристалла можно контролировать специально методом, описан- ным ранее в ряде работ автора [8, 9]. Схема- тически устройство монохроматора изображено на фиг. 1. Здесь S—фокус рентгеновской труб- ки; К — кристалл каменной соли; F— фокус. Фиг. 2. К числу преимуществ, связанных с исполь- зованием изогнутых кристаллов в качестве монохроматоров, относится возможность ис- пользования рентгеновских трубок с широким фокусным пятном (до нескольких сантимет- ров) и, следовательно, значительно более рациональное использование поверхности фо- куса. Это последнее, совместно с фокусирую- щими свойствами монохроматора, позволяет получить выигрыш в интенсивности по срав- нению с плоским кристаллом в 30—100 раз. Недавно Смит [10] указал на возможные варианты использования описанных фокусиру- ющих монохроматоров для съемки по методу порошков (Дебай, Закс, Болин и др.). Схема- тически указанные им возможности представ- лены на фиг. 2. Случай ,а* отвечает сочета- нию монохроматора с камерой, работающей по принципу обратного отражения; ,б' — с камерой Болина. В этой схеме радиус кривиз- ны монохроматора должен быть выбран как можно меньше, чтобы уменьшить путь лучей в воздухе. Как видно из чертежа, фокус мо- нохроматора используется в качестве источ- ника монохроматических рентгеновских лучей. Иное в случае „с“. Здесь поликристаллическг.й образец, помещенный между кристаллом и фокусом, просвечивается сходящимся пучком монохроматического излечения. Коллиматором служит щель типа, предложенного Соллером. Радиус кривизны кристалла в этом случае велик и определяется практически соотноше- нием геометрических размеров монохроматора, камеры и трубки. Недавно автором статьи был предложен еще один вариант фокусирующего монохрома- тора. Схема устройства-представлена на фиг. 3. Здесь 5 — фокусное пятно антикатода трубки; М — слюдяной монохроматор, К — камера;
№1—2 Новости науки 95 О—мелкокристаллический образец, нанесен- ный на вогнутую поверхность, радиус кривизны которой равен радиусу камеры. Монохроматор представляет собой цилин- дрическую оправу (из стекла или другого материала), внутренняя поверхность которой покрыта тонкой пластинкой (0.05 — 0.1 мм) кристалла слюды. Монохроматор, находящийся монохроматоров окажется полезным и будет способствовать значительному увеличению экспрессности и точности исследований. Литература [1] Карчагин. ЖЭТФ, 1938. —[2] Вуд. Физическая оптика, ОНТИ. — [3] R. В о z о г t h a. F. Haworth. Phys. Rev., 53, 538, 1938. — [4] Э. Вайнштейн. Доклад на научном коллоквиуме, ЛИИ, май 1938.— [5] Финг. Trans. Farad. Soc., 33, 425, 1937.— [6] Кирх- нер. Ann. d. Phys., 28, 21, 1937. — [7] Дю Монд и Гирш. Phys. Rev., 54, 789, 1938. — [8] Э. Вайнштейн. ДАН, 1942 (в печати). — [9] Э. Вайнштейн. ДАН, 1942 (в печати). — [10] С. Smith. The Rev. of Scien. instrum., 12, 312, 1941. Э. E. Вайнштейн. ФИЗИОЛОГИЯ Фиг. 3. строго на оси установки (SF), перемещается до тех пор, пока угол tp между образующей конуса лучей, исходящих из 5, и образующей цилиндра Л4 не станет равен углу Брега для отражения в л-порядке от слюды. Тогда все точки сферического пояса, по которому конус лучей SM пересекает цилиндр, дадут свое отражение в точке F—фокусе, находящемся на оси прибора. Как правило, изгиб крис- талла удается осуществить довольно равно- мерно, если специально выбрать подходящий сорт слюды. Нарушенные места слюды диаф- рагмируются, главным образом, для большей степени монохроматиэации лучей, так как размытость фокуса в нашем случае мало опасна. Ширина фокусирующего пояса долж- на подбираться так, чтобы исключалась опас- ность одновременного отражения в близкие положения на оси прибора близких характе- ристических спектральных линий. Общий вы- игрыш, в интенсивности который может быть лолучен таким монохроматором, весьма велик, так как, грубо говоря, определяется отноше- нием длины отражающего пояса монохрома- тора к ширине щели в случае плоского кри- сталла. Условия фокусировки и оптимальные размеры монохроматора поддаются простому геометрическому расчету. Фиг. 3 иллюстрирует две возможные модификации в расположении камер и монохроматора. Особого внимания заслуживает возможность совмещения описанных выше фокусирующих монохроматоров с камерами Закса и Дебая типа разработанных недавно Геллером. В по- следних осуществляется фокусировка расходя- щегося пучка рентгеновских лучей с помощью плоских поликристаллических образцов. В этом методе устраняется необходимость в Коллиматорах, вырезывающих параллельный пучок рентгеновских лучей, и съемка рентге- нограмм ведется прямо в расходящемся пучке. Нам кажется, что внедрение в практику некоторых лабораторий предлагаемых нами О ДЫХАТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ КРОВИ НАСЕКОМЫХ После того как Мельдрум и Рафтон (Mel- drum and Roughton, [1]) нашли в эритроцитах позвоночных животных особый фермент — угольную ангидразу, сделано значительное количество исследований, посвященных изуче- нию этого фермента и распространению его в животном мире. Угольная ангидраза катализирует реакцию СО2 + Н2 «— Н.2СО3, и поскольку эта реакция сама по себе протекает очень медленно, био- логическая активация ее приобретает боль- шое значение в жизни организмов. У всех позвоночных животных и у большин- ства беспозвоночных (ракообразных, червей, моллюсков, кишечнополостных и др.) кровь или заменяющая ее полостная жидкость слу- жит для переноса СО2 от мест ее образова- ния в тканях к месту ее выведения в легких или жабрах. Угольная ангидраза не содержится никогда в плазме крови, а всегда в эритроцитах. В крови позвоночных, а также в крови червей, содержащей эритроциты с угольной ангидра- зой (Spirographis, Arenicola и др.), механизм переноса СО2 можно представить себе следую- щим образом. В тканях, в результате окисли- тельных процессов, образуются молекулы СО,. Благодаря высокой способности к диффузии они легко проникают через клеточные мем- браны и эндотелий капилляров в кровь и да- лее внутрь красных шариков. Тут, находя богатое содержание фермента угольной анги- дразы, СО2 быстро гидратируется в Н2СО3, которая далее, в результате ионных реакций, превращается в ионы НССИ3, частично выхо- дящие обратно в плазму. Быстрое превраще-
da Природ^ 1942 ние угольной ангидразой СО2 в Н2СО8 обес- печивает поддержание достаточно крутого градиента в напряжении СО2 между клетками, в которых идет окисление, и кровью. Там, где окислительные процессы отличаются осо- бой интенсивностью, мы находим в клетках также и собственную угольную ангидразу (ретина, железистые клетки желудка и пан- креас, эпителиальные тельца плавательного пузыря рыб). Вместе с кровью ионы НССИ8 приносятся к легким или жабрам. Тут, вследствие обрат- ного направления градиента в напряжении СО2, весь процесс протекает в обратном на- правлении. СО2 диффундирует наружу в окру- жающую среду или в альвеолярный воздух. Угольная ангидраза катализирует дегидрата- цию Н2СО8-»Н2О + СО2. Благодаря быстрому распаду молекул НгСО'з, равновесие НСО’8 + + Н • 7* Н2СО3 сдвигается вправо, т. е. в сторону образования все новых молекул Н2СО8 из ионов НСО’3. У многих организмов, как например у ра- кообразных, у головоногих моллюсков и др., в крови не найдено угольной ангидразы (Крепе и Ченыкаева) Ferguson и др.). Отсутствие ее, казалось бы, должно затруднять как гидрата- цию СО2 в тканях, так, в особенности отдачу СО, в жабрах. Но отсутствие фермента в крови компенсируется богатым содержанием его непосредственно в ткани жабр, что было обнаружено Фергюсоном и сотр. (Ferguson, Lewis a. Smith (2] у Limulus и Loligo, ван Гоор (V. Goor [3]) у Sepia, Крепе и Ченыкае- вой [4]) у различных крабов (Pachigrapsus, Eryphia, Xanta др.). Наличие угольной анги- дразы в жабрах способствует быстрому превращению трудно диффундирующих ионов НСО'з в легко диффундирующие молекулы СО2 и, следовательно, обеспечивает сво- бодное выделение СО2 в окружающую среду. Таким образом, у всех животных, у кото- рых транспорт СО2 по организму к местам выделения осуществляется при помощи какой- нибудь жидкой среды — крови, полостной жидкости, мы находим присутствие угольной ангидразы по ходу движения СО2—в крови ли, в жабрах, в дыхательных придатках и т. п. С этой точки зрения представляло интерес исследовать процесс транспорта СО2 в орга- низме насекомых, у которых газообмен осу- ществляется при помщи системы трахей, раз- ветвленных трубочек, густой сетью пронизы- вающих все тело насекомого. Мелкие развет- вления трахей заходят в промежутки между от- дельными клетками и даже внутрь клеток. По этим трубочкам и движется кислород из внеш- ней среды внутрь и СО2 — в обратном напра- влении. Жидкая среда, кровь или гемолимфа, не несет у насекомых функции транспорта га- зов. Что касается выделения СО2, то есть ука- зания (Крог), что молекулы СО2 движутся не только по системе трахей, но и благодаря своей высокой диффузионной способности диффундируют непосредственно от мест обра- зования прямым путем— через хитиновые покровы животного наружу. В этих условиях, казалось бы, всякая, даже незначительная, гидратация СО2, т. е. превращение СО2 спер- ва в H2COg, а затем в НСО'Э, неизбежно, в силу простых физико-химических законов, идущая в водной среде при реакциях, близ- ких к нейтральной точке, должна быть поме- хой в деле отдачи СО2 из организма насеко- мого. В этом отношении условия в организме насекомого диаметрально противоположны условиям в организме животного, у которого кровь несет дыхательную функцию и у кото- рого гидратация СО2 является первым и необ- ходимым шагом по пути выделения ее из ор- ганизма. Представляло интерес посмотреть, как об- стоит дело в крови (гемолимфе) насеко- мых. Для опытов нам служили различные прямо- крылые — кузнечики и саранча нескольких видов (Locusta viridissima, Decticus sp., Pachy- tylu$ migratoryus и др.). Кровь бралась из спинного сосуда, который перерезался в области первого брюшного сегмента. Выступающие капли желтоватой или бледнозеленой крови собирались в пипетку, увлажненную раствором щавелевокислого натра. Одно насекомое может дать 100 — 150 мма крови. Влияние крови насекомых на реакцию НоСО, 7* НоО -4- СОо изучалось нами двумя методами. Реакция гидратации изучались по принципу Бринкмана (Brinkman [5], в и-образ- ном сосудике, с индикатором фенолрот. Реак- ция дегидратации — манометрическим мето- дом, с лодочкой, по Бринкман, Маргарин, Мельдрум и Рафтон (Brinkman, Margaria, Mel- drum, Roughton [6]'. В этом методе [5] раствор бикарбоната на- тра в л/50 NaOH быстро смешивается с фос- фатным буфером pH 6.81, и манометрически ведется наблюдение за скоростью освобожде- ния газообразной СО3 из раствора в аппарате Варбурга. 0.05 мл крови, цельной или разве- денной, прибавленные к 4 мл реактивов в лодочке, дают такую же кривую выделения СО2, как и 0.05 мл воды. Таким образом, на реакцию дегидратации (Н2СО,—» Н2О + COJ кровь насекомых не влияет. Совершенно иной результат дает исследо- вание реакции гидратации (СО2 + НЮ—» Н2СО3). В u-образном сосудике при 0° смешивают л/200 раствор СО2 и л/50 раствор NaHCO3, содержащий немного Na2CO8 и несколько капель индикатора фенолрот. Следят за ско- ростью перехода окраски фенолрот до опре- деленного оттенка желтого цвета. Обычно реакция протекает в срок от 100 до 150 сек., в зависимости от относительных количеств раствора СО2 и бикарбоната. При констант- ных условиях опыта время реакции весьма достоянное в пределах 5 — 10 сек. Прибавле- ние фермента угольной ангидразы ускоряет эту реакцию. Во всех наших опытах к 2 мл реактивов (1 мл раствора СО2 + 1 мл раствора NaHCO3) прибавлялось 0.05 мл испытуемой жидкости - крови, тканевого экстракта или воды в кон- трольных определениях. Приготовление экстрактов тканей, как и разведение крови, делалось на дестиллированной воде. Прибавление крови насекомых, во всех без исключения опытах, сильно задерживает реак*
№ 1-2 Новости науки 9? цию связывания СОз. Примером может слу- жить протокол типичного опыта. ПРОТОКОЛ № 1 № Проба Время реакции, сек. °/0 к конт- ролю 1 Контроль 135 100 2 Контроль ... • . . 135 100 3 Кровь кузнечика 1: 3 230 160 4 Кровь кузнечика 1 :3 230 160 5 Контроль 140 100 Если время реакции без добавления крови принять за 100% (контроль), то прибавление крови в разведении 1:3 увеличивает время реакции до 160%. Таким образом, опыты показывают, что в крови насекомых со- держится какое-то вещество, которое тормо- зит реакцию гидратации СО2, какой-то „инхибитор". Экстракты из тканей насекомых (мышц) не влияют на скорость реакции гидратации СО2, не содержат инхибитора. Встает вопрос, в чем состоит природа тор- мозного действия крови насекомых на реак- цию гидратации СО2? Первым напрашивается предположение, что, может быть, кровь насекомых имеет щелоч- ную реакцию и вносимый избыток ионов ОН' тормозит изменение окраски индикатора. Кон- центрация Н-ионов испытуемого раствора в этом методе имеет существенное значение, так как реакция протекает тут не при постоян- ном pH, протекает в незабуференной среде. Принцип метода основан как раз на учете скорости изменения активной реакции после смешения растворов. Измерения концентрации Н-ионов крови насекомых, цельной или разведенной дестилли- рованной водой, дали величины pH от 6.5 до 6.8 в разных опытах. pH измерялось колори- метрически с универсальным индикатором Мерка. Хотя точность измерения pH не пре- вышала 0.1 pH, но для наших условий эта точность была достаточной. Ни в одном слу- чае pH не достигало даже нейтральной точки, оставаясь всегда на кислой стороне. Таким образом, концентрация Н-ионов крови насе- комых не могла быть причиной торможения изменения окраски индикатора в наших опы- тах. Кровь насекомых содержит незначительное количество форменных элементов. Но тормо- зящее действие принадлежит плазме крови. Если подвергнуть кровь центрифугированию, то прозрачный центрифугат, собирающийся над очень небольшим осадком форменных элементов — плазма крови, обладает полной силой тормозного эффекта, не уступающего цельной крови. Далее, интересующий нас инхибитор связан, невидимому, не с белками крови. Если раз- вести кровь в 2 — 3 раза водой и подверг- нуть нагреванию, то выпадает объемистый осадок, легко отделяемый центрифугированием. Прозрачный, бесцветный центрифугат сохра- няет всю силу тормозного действия (прото- кол № 2). Прозрачный, бесцветный центрифугат, отде- ленный от белков — безбелковая сыворотка крови, выдерживает энергичное кипячение, не теряя своего тормозного действия. Это указывает, что инхибитор, очевидно, не яв- ляется ферментом, он термостабилен. ПРОТОКОЛ №2 № Проба Время реакции, сек. »/о к кон- тролю 1 Контроль 129 100 2 Контроль 127 100 3 Плазма крови кузне- чика, разведение 1:2 212 164 4 Контроль 130 100 5 Плазма крови, разв. 1:2, после нагре- вания и центрифу- гирования .... 210 163 6 Та же плазма, разве- денная 1:5 175 136 Термостабильность инхибитора очень вели- ка. Сыворотку можно упарить на огне досуха, сухой остаток растворить в дестиллированной воде до исходного объема и снова обнару- жить тормозной эффект (протокол № 3). ПРОТОКОЛ №3 № Проба Время реакции, сек. к кон- тролю 1 Контроль 135 100 2 Контроль 125 100 3 Безбёлковый центри- фугат крови (после кипячения) разв. 1:3 215 166 4 Центрифугат крови (разв. 1 : 3), упарен досуха и снова рас- творен в воде до исходного объема pH —6,5 195 151 5 Контроль. • . . . . 127 100 6 Раствор золы .... 140 1С9 Но если сухой остаток крови сжечь в му фельной печи и золу растворить в воде, то зола уже не имеет тормозного действия или, в лучшем случае, следы его. Неферментативная природа тормозного аген- та (инхибитора) подтверждается еще тем, чю он нечувствителен к действию обычных фер- ментных ядов. KCN в значительной концен- трации (2 мг KCN на 1 мл крови, нейтрали- зовано НС1 до pH 6.5—6.7) не влияет на тор- мозное действие крови. Даже значительно меньшие концентрации KCN, как мы знаем,
Природа 1942 совершенно угнетают действие угольной анги- дразы. ПРОТОКОЛ №4 № Проба Время реакции, сек. »/о к кон- тролю 1 Контроль 115 100 2 Кровь кузнечика, разв. 1:3, pH — 6,5 155 140 3 То же 140 125 4 Контроль 110 100 5 Кровь кузнечика 1 : 3, Отравлено KCN • pH —6,5 155 140 К сожалению, мы были лишены возможно- сти произвести дальнейший анализ природы инхибитора. Имеющийся материал позволяет утверждать, что инхибитор не фермент, что это вещество, не связанное с белками, весьма термоустойчивое, которое не боится даже упаривания и легкого прокаливания, но раз- рушается при сильном прокаливании. Что касается биологического значения ин- хибитора в крови и тканевой жидкости на- секомых, то оно представляется нам ясным. Благодаря инхибитору, образующаяся в тканях СО2 предохраняется от гидратации водой и перехода в трудно диффундирующие ионы НСО'3. Наоборот, в виде свободных газовых молекул СО2 легко и быстро находит себе доступ наружу как по трубочкам трахей, так и прямо по тканям и через хитиновый покров животного. Любопытно, что этот инхибитор тормозит только реакцию гидратации. На дегидратацию он не оказывает никакого влияния. Этот факт подтверждает неферментную природу инхиби- тора. Представляло интерес выяснить, нет ли ка- ких-либо взаимоотношений между инхибитором крови насекомых и угольной ангидразой дру- гих животных. Для выяснения этого вопроса мы взяли животных, принадлежащих к одному типу Arthropoda'. краба Pachigrapsus тагто- ratus и кузнечика. Водный экстракт жабр краба, уже в разведении 1:50 или 1 : 100, дает отчетливое ускорение реакции гидратации. Кровь кузнечика в разведении 1 :3 дает при- близительно такое же торможение гидратации. Прибавляя вместе, в равных количествах (по 0.025 мл), экстракт жабр и кровь насекомого к реагирующим растворам СО2 и бикарбоната, мы получали полный эффект ускорения от угольной ангидразы (опыт № 5). Тормозный эффект крови был целиком подавлен ускоряю- щим эффектом фермента, не мешая последне- му. Отсутствие влияния на действие угольной ангидразы указывает, что инхибитор в крови насекомых не сходен с инхибитором, описан- ным Буутс для плазмы позвоночных (Booth [TD- Таким образом, кровь (гемолимфа) насекомых выполняет своебразную дыхательную функ- цию— обеспечивает сохранение СО2 в виде растворенных газовых молекул, удерживает СО, от гидратации и ионизации и тем обеспечивает свободное выведение СО2 нару- жу. Инхибитор в крови насекомых является необходимым добавлением к трахейной системе дыхания. ПРОТОКОЛ №5 Проба Время реакции, сек. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Контроль.................... Экстракт жабр 1:50 (0.025 мл+ + 0.25 мл воды)........... То же....................... Кровь кузнечика 1:3 (0.025мл + + 0.025 мл воды).......... То же....................... Контроль.................... Экстракт жабр 1:50—0.025 мл + + кровь кузнечика 1:3 — — 0.025 мл................. То же........................ Контроль .................... 140 75 75 230 230 140 75 75 140 Выводы I. Кровь насекомых (прямокрылых) Содер- жит какое-то вещество, которое тормозит реакцию гидратации СО2 (реакция СО2 + +Н2О—*Н3СОа). 2. Это вещество (инхибитор) не оказывает влияния на реакцию дегидратации (Н2СО3—»Н2О + СО2). 3. Инхибитор из кро- ви насекомых термоустойчив, не разрушается при кипячении, при выпаривании досуха, не выпадает при осаждении белков. 4. Он не выдерживает прокаливания. 5. Биологическое значение его, повидимому, заключается в том, чтобы задержать переход газообразной СО2 в ионизированное состояние (НСО'3) и тем об- легчить выделение СО2 наружу как по систе- ме трахей, так и прямой диффузией через покровы насекомого. Он является необходимым добавлением к трахейной системе дыхания. Литература [1] М е 1 d г u m and R о u g h't о n. j. Physiol., 75, 3, 1932 и 80, 113, 1933, —[2] Ferguson Lewis and Smith, j. Cell, and Comp. Physiol., 10, 395, 1937. — [3] v. G о о r. Enzy- mologla, 8, 113, 1940. — [4] Крепе и Чены- к a e в а. ДАН, 34, 109, 1942. — [5] Brinkman, j. Phys., 80, 171, 1933.— [6] Brinkman, Margaria a. Roughton. j. Phys., 75, 4, 1932. —[7] Booth. J. Phys., 87, 41, 1936. E. M. Крепе и E. Ю. Ченыкаева.
№ 1—2 Новости науки 99 БОТАНИКА К БИОЛОГИИ СОСНЫ В СТЕПНЫХ РАЙОНАХ В 1929 г., во время ботанико-географических исследований степных районов Петропавлов- ского округа, мы при посещении сосновых боров, известных под именем Кокчетавских, обратили внимание на некоторые биологиче- ские особенное! и местной сосны, обусловлен- ные своеобразным экологическим режимом, в котором происходит ее развитие. Совокуп- ность наших наблюдений, флористические осо- бенности Кокчетавского района и некоторые сопоставления с имеющейся литературой при- водят к мысли, что современная боровая расти- тельность Кокчетау является дериватом былого, более широкого распространения лесов на севере степной облас1и Казахстана. Мало того, хотя лесная растительность (сосняки) и уце- лела до настоящего времени в виде отдель- ных островных массивов, рассеянных на се- вере степной зоны Казахстана, развили; ее протекает в современную эпоху в крайне своеобразных, засушливых условиях, при- ведших, с одной стороны, к исчезновению большинства более мезофильных элементов, с другой, к преобразованию ряда растений, в том числе и сосны, приобревшей ряд спе- циальных биологических черт. Кокчетавские леса, занимая самую западную окраину Иши.мо-Иртышского водораздела, приурочены к наиболее высокий частям его, одновременно являющимися геологически наи- более древними. Геоморфологически вся ши- рокая степная полоса от Ишима на западе и до предгорий Алтая на востоке относится к так называемой киргизской складчатой стране, по большей части представленной мелкосо- почником, местами нарушаемым более зна- чительными поднятиями, сложенными древними палеозойскими кристаллическими породами. Таковы, например, на крайнем западе горы Кокчетау, к которым и приурочены Кокчетав- ские леса, горы Баянаул, Каркаралы и др. Район, занятый Кокчетавскими лесами, сло- жен девонскими отложениями, прерываемыми местами более древними складками из грани- тов, кварцитов, порфиров и др. В области лесов таковы, например, наибольшие по вы- соте горы Кокчетау, 'затем горы Буланды, горы Тюхтинские, в Сандыктавском лесниче- стве и т. д. Общий рельеф представляет че- редование отдельных горных узлов и высоких сопок, разделенных обширными, большей частью ровными понижениями. К поднятиям, геологически более древним, и приурочена боровая растительность, а на равнинах между ними обширные ковыльно-разнотравные степи (наиболее часты: Stipa rubens, Peucedanum officinale). Таким образом, Кокчетавские леса не представляют сплошного массива, встречаясь среди господствующей всюду ковыльно-разно- травной степи, в виде отдельных лесных дач, наиболее крупные из которых — Сйнюхинская казенная дача в районе гор Кокчетау, бор Минреу Агач и Буландинский к югу от них, 7* Б.-Тюхтинская дача, Сандыктавский бор и т. д. В пределах отдельных дач точно также по большей части лес не образует сплошного -покрова, представляя отдельные массивы, раз- деленные разнотравной и ковыльно-разно- травной степью. Наиболее компактным по сплошному развитию лесов является Синюхин- ское лесничество, насаждения которого имеют наиболее богатый флористический состав. Общие климатические условия района не могут быть признаны благоприятными для развития лесов. Резкие переходы от одного времени года к другому, значительные коле- бания температуры, неравномерное распреде- ление осадков, вместе с обилием сильных, по большей части юго-западных ветров, одним словом, все черты континентального климата, делают понятным некоторое угнетенное раз- витие сосны и объясняют господство „сухих* остепненных разностей бора. Весна отличает- ся значительной краткостью, благодаря чему происходит быстрое таяние снега и большое количество воды стекает в лога И реки, не будучи использовано лесной почвой. Резкий переход к лету сокращает период нормальней вегетации деревьев, не успевающих окрепнуть и попадающих в неблагоприятные условия засушливого климата. Ранние жары — в на- чале или середине мая — часто иссушают почву и уменьшают прирост, одновременно содействуя размножению животных паразитов (короедов, слоников, бабочек), что на лесной растительности обнаруживается лишь в сле- дующем году усыханием деревьев. Сентябрь отличается часто возвратом жаров. Ввиду того, что в августе рост деревьев почти уже заканчивается, сбилие осадков в июле и ав- густе, естественно, не может оказать значи- тельного влияния на древесную растительность. Вот почему, несмотря на относительно благо- приятные почвенно-грунтовые условия и про- должительность летнего периода, рост деревьев туг и прирост незначителен1. Все это объ- ясняет причину почти полного отсутствия в Кокчетавском районе сосен высших боните- тов, слабый радиальный и высотный прирост, что было отмечено уже А. Я. Гордягиным? значительную сбежистость их и т. д. Вероятно, как раз в связи с этими общими причинами, вызывающими заторможенное развитие сосны, стоит любопытнейший наблюдавшийся нами факт длительного сохранения хвои у сосен, большей ее долговечности. Обычная нор- мальная продолжительность сохранения хвои у сосны принимается равной 2—3 годам, факт общепризнанный в лесоводственной литера- туре1 * 3. Однако известны случаи, когда хвоя сохраняется до 5-6 и даже 8 лет. Так Kirchner указывает, что при замедленном росте сосцы 1 Эти данные подтверждаются лесотехни- ческими исследованиями. См. .Отчет по ре- визии лесоустройства и устройства прирезок Боровской лесной дачи, Синюхинского лесни- чества 1926— 1927. Петропавловск. ’А. Я. Гордягин. О Кокчетавских лесах, Западно-Сибирск. отд. РГО, 1897. 3 См., например, Г. Ф. Морозов. Учение о лесе, 1931.
100 Природа 1942 хвоя сохраняется до 5 лет1. Замечательно да- лее указание на зависимость долговечности хвои от образования тычинковых цветов. Так, побеги, непрерывно производящие тычинковые цветы, длительно сохраняют свою хвою даже до 8—9 лет, в то время как побеги с пестич- ными цветами теряют ее гораздо скорее. Так как в таком случае хвоя преимущественно сохраняется на концах годичных побегов, то весь многолетний побег приобретает харак- терную форму с хвоей, расположенной отдель- ными густыми мутогками, напоминающими своим общим видом японский род Sciadopitys ’. По наблюдениям Zederbauer, долговечность хвои тесно связана с климатическими условия- ми1 * 3. Так, ель сохраняет хвою гораздо долее в горах, чем на равнине. То же и сосна. С повышением абсолютной высоты местности, возрастает и долговечность хвои. Так, сосна у Marlabrunn на высоте 230 м сохраняет хвою в течение 2—3 лет, yluchberg на высоте 600 м 4—5 лет. Гораздо ярче пример с Pinus montana. Последняя на высоте 230м сбрасывает свою хвою по прошествии 4 — 5 лет, на высоте 1400 м — 7 лет ина высоте 1750 — 8—11 лет. Аналогич- ное наблюдается у ели (Picea excelsa), у ко- торой долговечность, в зависимости от абсо- лютной высоты, колеблется от 4 — 6 до 10 — 13 лет. Zederbauer полагает, что продолжитель- ность жизни хвои, возрастающая по мере сокращения вегетационного периода, является приспособлением к климатическим условиям, обеспечивающим наиболее экономическое и полное использование света для ассимиляции. Это объяснение принимает и Molich 4. Произведенные нами наблюдения над кокче- тавской сосной показали, что у нее средняя дол- говечность хвои равна 5 годам с максимальным отклонением до 7—8 лет (см. фото), и чрезвы- чайно редко, в единичных случаях, она равна 3 годам. Произведенные в 1930 г. дополни- тельные наблюдения в окрестностях Ленинграда показали, что’и на севере долговечность со- хранения- хвои у сосны достигает 4 и даже 5 лет, но в редких случаях, а в подавляющем большинстве она равняется 2—3 годам. У се- верной лапландской расы обыкновенной сосны долговечность хвои также достигает 5 —7 лет. Как ни мало количество наших наблюдений, но уже и сейчас можно сделать тот вывод, что если и имеются отклонения в ту или другую сторону, то все же, как правило, у южной кокчетавской сосны продолжительность со- хранения хвои равна 5—6 годам, а у северной ленинградской 2—3. На Крайнем Севере мы опять имеем повышенную долговечность. На- блюдения Н. А. Винтера, сделанные им по просьбе авторов этой статьи, в 1930 г. в рай- оне Семипалатинска, а также просмотр гер- барного материала, хранящегося в гербарии Ботанического сада, подтверждают, что южная «степная* сосна всюду имеет обычную долго- 1 О. Kirchner, Е. Loew, С. Schr 6ter. Lebensgeschichte der Bliitenpflanzen Mittelen- ropas. Bd. 1, Stutgart, 1908, S. 190. 3 Ibid., стр. 190 и рис. на стр. 191. 3 Zederbauer. Eln Zentralbe. f. d. der Forstwe- sen. 42, lahrg., Wien 1916, S. 339. 4 M о 11 s c h. Die Lebensdauer der Pflanze. 1929. вечность хвои 4—5—6 лет. Таким образом, на основании этого важного биологического свой- ства, несомненно, тесно связанного и с дру- гими особенностями кокчетавской сосны, мо- жно полагать, что мы имеем, возможно, дело с особой географической расой нашей лесной сосны (Pinus Silvestris'), приспособленной к своеобразным засушливым областям степной зоны. Это дало повод В. Н, Сукачеву описать Фиг. 1. эту сосну в качестве особой расы subsp. step- posa Suk. *. Однако возможно, что степные сосны подразделяются на ряд географических рас, имеющих впрочем, по большей части, как общий признак, повышенную долговечность хвои. И вполне вероятно, что это приспособ- ление связано с фактической краткостью ве- гетационного периода (летние перерывы), обусловливаемого своеобразными условиями резко континентального сухого климата, вызы- вающего общее заторможенное развитие сосны, проявляющегося как в возрастании долговеч- ности хвои, так и в слабом радиальном и вы- сотном ее приросте. Последнее было вполне доказано А. Я. Гордягиным. Можно предпо- лагать, что своеобразные особенности кокче- тавской сосны, позволяющие ей прекрасно уживаться даже почти на голых гранитных скалах, являются наследственно закрепленными. Так, Zederbauer указывает, что ель из различ- ных климатических районов, отличаясь раз- личной долговечностью хвои, сохраняла это свойство при культуре в Венском саду Как известно, в шкале древесных пород возрастание теневыносливости связывается с возрастанием долговечности хвои. В данном 1 Дендрология, под ред. проф. В. Н. Сука- чева, изд. 1-е, 1934. ’ Цитируем по Molisch.
№ 1—2 Новости науки 101 случае любопытным оказывается то обстоя- тельство, что произошло смыкание двух край- них по светолюбию пород, как сосна и ель. М. М. Ильцн и П. Н. Овчинников. массового метаморфоза укороченных побегов в шишку, осуществленный с коррелятивным уменьшением размеров как шишки, так и се- мян; он представляет большой интерес для эволюционной морфологии, и остается только МАССОВОЕ ПОЯВЛЕНИЕ ШИШЕК НА СТВОЛЕ СОСНЫ В Ботанический музей Казанского универ- ситета поступил очень оригинальный образец обыкновенной сосны (Pinus silvestris L.), до- ставленной в 1939 г. из Мамадышского лесхоза на Лесную опытную станцию Татарской АССР. Образец представляет отрезок вершины сос- ны, захватывающий 2-летнюю мутовку с вы- шележащим годичным побегом, срезанным несколько ниже следующей, более молодой мутовки текущего прироста. Диаметр нижнего отреза 31 мм; на нем ясно видно два годич- ных кольца, к наружи от которых распола- гается слой летней древесины мощностью око- ло 2 мм. Диаметр верхнего отреза равен 20 мм. На нем видно одно кольцо вторичного утолщения и приблизительно такой же слой летней древесины. Шишки располагаются на протяжении 18 см от мутовки по парастихам спирали, обозначающей места прикрепления низовых листьев (чешуй), в пазухах которых обычно развиваются укороченные побеги; в данный момент на образце сохранилось 60 шишек, но если учесть следы прикрепления шишек, опавших во время перевозки, то их всего было 111. Шишки в 2 с лишним раза меньше обычной величины; длина 32 мм, ши- рина 19 мм. Шишки раскрыты приблизительно наполовину, и в большинстве их сохранились семена, также в 2 раза меньше нормальных. 25 семян с летучками весят 0.0356 г, тогда как обычно это же число семян у сосны весит около 0,07 г. Анатомическое исследование древесины не обнаружило признаков грибной инфекции, которой можно было бы объяснить причину ненормального развития побега. На побеге незаметно также гипертрофии ткани, обычной при галловых поражениях. Перед нами, несомненно, очень своеобразный случай Фиг. 1. пожалеть, что причина этого удивительного явления остается невыделенной', за отсутст- вием возможности иметь подобные живые эк- земпляры; поиски их в Мамадышском лесхозе пока остаются безрезультатными. Проф. В. И. Баранов
ЖИЗНЬ ИНСТИТУТОВ И ЛАБОРАТОРИЙ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ АКАДЕМИИ НАУК СССР В 1941 г. Акад. Л. И. ПРАСОЛОВ В течение года с начала войны Почвенный институт выполнил большую программу научно- нсследовадельских и прикладных работ. По- следние, главным образом, для специально оборонных целей. Основной темой всех научных работ инсти- тута была цель подойти к теории высоких и устойчивых урожаев, поставленная перед Ака- демией Наук в числе 75 других крупных тем на мартовской и майской сессиях Академии Наук. Почвенный институт, естественно, подходит к этой задаче, как и раньше, со стороны ге- нетики .и географии почв. Но ведет одновре- менно сложный цикл исследований, охватывая не только вопросы учета и картографии почв СССР, но также вопросы динамики почв, в том числе действие удобрений, обработки, ме- лиораций и особенно эрозии почв. Почвенный институт стремится разрешить не только вопро- сы урожайности культур, но и вопросы актив- ного вмешательства в природные процессы почв всех земель, лежащих в разных сельско- хозяйственных угодьях — пастбищах, лугах, бо- лотах и лесах, и не только в средней полосе земледелия, но в разных концах Союза — на равнинах и в горных областях. В институте работают нормально шесть специальных лабо- раторий и Отдел географии почв. В 1941 г. война приостановила только не- которые исследования в центральных областях, например, в Калининском центральном лесном заповеднике, на участках степи в Курской об- ласти и опыты на орошаемых участках около Куйбышева. Но другие продолжались на местах вплоть до глубокой осени (на Мало- узенском стационаре) и зимой — противоэро- зионные исследования в Башкирской АССР, около Давлеканова, и работы в Средней Азии. В первую половину года, до войны, лабора- тории института успели выполнить большую программу анализов для почв Урала и Кавка- за, а также на специальные темы — по дина- мике и режиму болотных почв под Москвой и по опытам с удобрениями. Очень большими успехами ознаменовался этот год в изучении физико-химических явле- ний в почвах (лаборатория Антипова-Карата- ева). Достигнуто решение таких вопросов, как раздельное определение ионов А1 и Н в кис- лых разновидностях почв; как определение других веществ при полном извлечении поч- венного раствора спирто-гравиметрическим способом; как взаимодействие ионов в слож- ных системах солей — в почвах; как извлече- ние дисперсных минералов почв без помощи суперцентрифуги. Успешно развивались также определенья элементов в почве спектрометрическими мето- дами. Физико-химической лабораторией закончено и сдано в печать обширное основное руковод- ство в 45 печатных листов по применению к почвам физико-химических методов, частью заново усовершенствованных лабораторией. Почвенный институт считает одним из своих главных и крупных успехов в этом году окон- чание подготовки к печати новой редакции почвенной карты Европейской части СССР в масштабе 1:2500000, со всеми западными рес- публиками в том числе. К сожалению, издание этой карты пока оказалось невозможным. Ус- пешно были продолжены листы карты мил- лионного масштаба в Западной Сибири и дру- гие картографические работы. Они сейчас же были использованы для учета и измерения площадей Союза (см. .Советская наука", 1941, кн. 3). Законченные исследования горных областей Урала и Кавказа дали возможность реконстру- ировать общую классификацию почв и пред- ложить ее вниманию широких кругов почво- ведов на бывших в институте конференциях. Исследования по динамике подзолов, болот- ных почв, черноземов и южных засоленных почв теперь дали возможность подойти и к решению некоторых вопросов количественного учета миграции веществ в почвах и его зна- чения в природных процессах. Почвоведение теперь уже далеко ушло от одной статики и морфологии .мертвых почв". Подзол суще- ственно изменяется и по сезонам и годам (на- пример, по количеству гумуса и растворимых веществ), что прослежейо на лесной расти- тельности.
№ 1—2 Жизнь институтов и лабораторий 103 Для солонцов институт вошел в стадию ши- рокого применения мелиоративных способов на основании материалов исследований и опы- тов. Успешно закончен в этом же году научный и практический отчет по борьбе с засолением в хлопковом совхозе Голодной степи (Пахта- Арал). Эрозионная экспедиция продолжала иссле- дования на местах в Чувашской и Башкирской АССР. В начале года институт смог дать по этому вопросу исчерпывающие консультации Наркомзему и специальным совещаниям пра- вительства. Наконец, обширные записки по планам сель- ского хозяйства на 15 лет даны в начале года и на военное время — в конце года. ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗАРОСЛЕЙ ДИКОРАСТУЩЕГО ШИПОВНИКА НА ТЕРРИТОРИИ ТАТАРСКОЙ И ЧУВАШСКОЙ АССР, ПРОИЗВЕДЕННЫЕ МО- СКОВСКИМ БОТАНИЧЕСКИМ САДОМ АН СССР Б. В. ЩЕРБАКОВ Плоды некоторых видов дикорастущего ши- повника содержат значительное количество аскорбиновой кислоты и являются основным сырьем для производства концентратов вита- мина С. , Концентраты эти имеют очень важное обо- ронное значение, так как способствуют охра- не здоровья и сохранению боеспособности бой- цов Красной Армии и Флота. Они необходи- мы и для охраны здоровья населения, особен- но северных районов СССР. В настоящее время приняты все меры к максимальному увеличению производства кон- центратов витамина С, к наиболее полному использованию в этих целях основных сырье- вых баз — зарослей дикорастущего витамино- носного шиповника, а также к созданию куль- турных насаждений его. По специальному заданию правительственных органов, экспедиция Московского Ботаниче- ского сада Академии Наук СССР1 произвела осенью 1941 г. обследование зарослей шипов- ника на территории Татарской и Чувашской АССР. Полевые работы были начаты 24. IX и за- кончены 10. XII. За это время обследовано 120 тыс. га зарослей шиповника в поймах рр. Вол- ги, Камы, Вятки, Белой и Суры. Наибольшая площадь обследована в пойме р. Камы (69 тыс. га) на территории Татарской АССР, где обнаружены значительные заросли, имеющие большое значение в деле заготовки плодов 1 В состав экспедиции вошли: начальник экспедиции Б. В. Щербаков, геоботаники — В. И. Баранов, Б. П. Васильков, В. С. Пор- фирьев, А. Д. Плетнева и А. Н. Львова, ана- литик X. А. Курамшина и 7 таксаторов-лесо- водов. шиповника для отечественной витаминной промышленности. В результате этого обследования производ- ству даны планы обследованных зарослей ши- повника в масштабе 1:100 000, инвентарные описи зарослей, характеристика плодоношения и урожайности 1941 г., а также рекомендова- ны отдельные участки шиповника для выделе- ния в особые заказники и основные лесохо- зяйственные мероприятия, направленные на увеличение продуктивности и улучшение дела заготовки плодов. На всей исследованной территории Татарской АССР шиповник принадлежит к одному ви- ду — Rosa cinnamomea L., относящемуся к наи- более витаминоносным. Экспедицией была сделана попытка ориен- тировки во внутривидовом разнообразии этого чрезвычайно полиморфного вида. По форме плодов и другим морфологическим признакам В. И. Барановым выделены 11 разновидно- стей Rosa cinnamomea L., причем содержание витамина С колеблется от 2.7 до 9.6’/» от су- хой мякоти плодов. Однако небольшое коли- чество анализов не дает пока оснований к выводу определенных закономерностей содер- жания витамина С в зависимости от формы плодов и других морфологических признаков, условий местообитания и т. д. Эту работу на- мечено продолжить в 1942 г. По Чувашской АССР удалось произвести большее количество анализов, позволяющее сделать сопоставление содержания витамина С в зависимости от формы плодов (табл. 1, анализы А. Д. Плетневой и А. Н. Львовой). Как видно из этих данных, содержание ви- тамина С не зависит от формы плодов, так как колебания в 0.3—0.40/о не дают повода считать удлиненные плоды более активными, Наоборот, в среднем удлиненные плоды дают
104 Природа 1942 ТАБЛИЦА 1 Форма плода Число анали- зов Содержание витамина С в °/о от абс. сух. плода (сред, дан.) Шаровидная ... Эллипсовидная ) удли- 24 5.16 6 3-90 Ц 76 Веретеновидная J ненная Яйцевидная и грушевид- 12 5.62 р'0 ная 17 5.17 Обратнояйцевидная и 5.30 обратногрушевидная . 3 несколько пониженное содержание аскорбино- вой кислоты. Вообще же результаты работ экспедиции 1941 г. не подтверждают данных Б. П. Василькова по этому вопросу1. Современное состояние технологии витамин- ной промышленности позволяет использовать плоды шиповника с содержанием аскорбино- вой кислоты от 2.5% и выше. Поэтому можно считать, что все обследованные экспедицией заросли шиповника рентабельны с точки зре- ния промышленных заготовок. Определение урожайности плодов шипов- ника в 1941 г. на специальных пробных площадях дало следующие результаты (табл. 2). ТАБЛИЦА 2 Урожайность шиповника в кг сырых плодов на 1 га „плотной* заросли в 1941 г. Районы Плодоношение обиль- ное сред- нее сла- бое Пойма р. Волги: Район г. Казани .... 910 500 280 „ „ Тетюши . . . — 250 ПО , . Чебоксары 720 410 230 Пойма р. Камы: Район С. Лаишево . . . 720 510 300 , г. Чистополя . . 960 530 370 , г. Елабуги . . . 1200 900 500 Пойма р. Суры: (гг. Ядрин, Алатырь) . 800 500 250 Исследования экспедиции показали, что в среднем 1 га „плотной* заросли шиповника в обследованных районах может дать около 700 кг сырых плодов. При этом надо иметь в виду, что количество здоровых плодов ши- повника в отдельных зарослях составляет 87 — 93’/о (в среднем 9О°/о) общего их количе- ства и, следовательно, при подсчетах запасов 1 Б. П. Васильков. Шиповник в Марий- ской и Чувашской АССР, Йошкар-Ола, 1941, табл, на стр. 34 (по исследованиям 1937 г.). сырых плодов необходимо уменьшить приве- денные выше данные по урожайности на 10%. Для более точного суждения об урожай- ности шиповника и запасах его плодов сле- дует произвести наблюдения за ряд лет, так как климатические условия одного года могут быть не похожи на климатические условия другого. При этом, возможно, обнаружится и периодичность плодоношения, что наблю- дается у многих древесных пород и кустар- ников. У Rosa cinnamomea L. плоды обычно соби- раются вместе с чашелистиками. Последние легко отделяются после сушки плодов путем перетирания их между ладонями. Как показали наши исследования, у свежих плодов на долю чашелистиков приходится от 0.2 до 10.3°/0 веса (в среднем из 11 определений —4.54%). На долю семян и волосков, которые отделяются от мякоти на заводах, приходится от 6.8 до 43.7% веса в свежем состоянии (в среднем 26.35%). Кожура и мякоть составляют от 59.3 до 92.3% веса плодов в свежем состоянии (в среднем 67.41%). При высушивании плодов, очищен- ных от чашелистиков, потеря в весе равняется около 50%. Если учесть, что заготовленные плоды ши- повника транспортируются на значительные расстояния, то представляет интерес прора- ботка вопроса о первичной обработке плодов на местах заготовок и транспортировка сырья к заводам в виде высушенной мякоти с ко- журкой. Кроме того, при условии полного выполнения плановых заготовок плодов ши- повника, предприятия местной промышлен- ности легко могут наладить изготовление порошка из плодов шиповника для нужд гос- питалей и др. Для выделения в качестве заказников экс- педиция рекомендовала 34 участка общей площадью 14 тыс. га. Эти участки отвечают следующим требованиям: размещение плодо- носящих кустов шиповника сравнительно компактно, имеется возможность при прове- дении простейших и недорогих лесохозяй- ственных мероприятий увеличить запас плодов шиповника, и они (участки) являются доступ- ными для заготовки плодов благодаря наличию расположенных вблизи населенных пунктов. К первоочередным мероприятиям в „за- казных* зарослях шиповника экспедиция от- носит: 1) охрану зарослей от пожаров, вырубки и урегулирование выпаса скота (регламентация пользованием смежными угодиями, установле- ние твердых норм выпаса по отдельным участ- кам и видам скота); 2) прочистку густых куртин и зарослей ши- повника в целях улучшения условий плодо- ношения, борьбы с вредителями и облегче- ния заготовок плодов и 3) регулирование заготовок плодов шипов- ника путем прикрепления отдельных участков к определенным пунктам и хозяйственным организациям. Экспедицией в 1941 г. проделан только первый этап работы. В дальнейшем предстоит расширить и углубить начатую работу с тем, чтобы в наиболее короткий срок дать произ- водству ответы на ряд актуальнейших вопро- сов.
№ 1—2 Жизнь институтов и лабораторий 105 В 1941 г. охвачены- исследованиями сырье- вые ресурсы по шиповнику в поймах только крупных рек Татарской и Чувашской АССР и притом не полностью. Необходимо в 1942 г. продолжить эти исследования, так как имеют- ся основания предполагать наличие крупных зарослей шиповника и по поймам более мел- ких рек (притоки Суры, Камы, Белой и др.), Необходима также дальнейшая разработка и уточнение классификации разновидностей шиповника. Построение научно-обоснованной классификации имеет большую практическую и научную ценность, так как установит связь выделенных разновидностей со степенью вита- миноносности, сопротивляемостью их вредите- лям и т. д. Эта задача может быть разрешена путем экспедиционных полевых работ и по- становки стационарных - опытов. Кроме того, необходимы опыты по выяснению наследствен- ной устойчивости выделенных форм. Весьма актуальным является выяснение за- висимости степени витаминоносности плодов шиповника от условий местообитания. Здесь, кроме полустационарных и лабораторных работ, требуется проведение соответствующих опытов непосредственно в поле. Кроме того, необходимо начать работу и в области агротехники и селекции шиповника, так как растущая отечественная витаминная промышленность выдвигает задачу создания крупных плантаций шиповника с увеличен- ными урожаями плодов и повышенным содер- жанием аскорбиновой кислоты в них. Весьма актуальными и требующими сроч- ного разрешения являются также вопросы рационализации сбора плодов, их сушки, хра- нения и транспортировки, так как все эти процессы стоят еще на низком уровне и благо- даря этому происходят потери аскорбиновой кислоты.
VARIA Сравнение расхода энергии при движении тела на суше, в воде и в воздухе. При движении тела по земле, в воде или в воз- духе, действующая сила должна преодоле- вать сопротивление соответствующей среды, причем сила сопротивления зависит от самой среды и от скорости, с какой движется данное тело. Для того, чтобы определить совершенство объектов движения, можно сравнить между собою их эффективную мощность, отнесенную к единице веса. Следует отметить, что передвижение по суше коренным образом отличается от движе- ния в воде и воздухе. Тем не менее интересно сравнить, хотя бы приближенно, и этот вид движения, не вдаваясь в особенности движе- ния наземных объектов, чтобы полнее пред- ставить, в какой среде экономичней передви- гаться при данном размере и скорости тела. Объектами сравнения служат: представители водной среды—надводные и подводные кораб- ли, глиссеры и водные животные, воздуш- ной — самолеты и дирижабли, наземной — железнодорожный поезд, автомобиль и человек. К сожалению, не представилось возможным получить данные для одного и того же объек- та при различных скоростях, за небольшим исключением; поэтому пришлось пользоваться осредненными величинами, несколько отлича- ющимися друг от друга, сохраняя лишь по- рядок их размеров и других характеристик для сравнения между собой. Движение в воде Полезная мощность, требуемая для пере- движения данного судна с определенной ско- ростью, должна развивать усилие, равное общему сопротивлению судна. На самом деле, машины на судах устанавливаются значительно большей мощности, в зависимости от КПД винта (ix> 0.6) или КПД гребных колес (ис 0.5), от неизбежной потери энергии в трансмиссии и т. д., поэтому пропульсивный (буксируемый) коэффициент для морских судов принимают г = 0<55. На табл. 1 приведены удельные эффгктив- ные мощности для судов малого тоннажа1, а на табл. 2 — для судов большого тоннажа1 2. Если принять, что осредненный пропульсив- ный коэффициент и для подводной лодки равен 0.553, тогда для некоторых типов под- лодок придем к значениям удельной эффек- тивной мощности, представленной на табл. 3 1 К. М. Б о л д ы р е в, Н. М. Матюхин, В. С. Р а д з у е в с к и й, Н. А. К у л а ш к и н.. Рыбопромысловое судостроение. 2 Поздюнин. Техническая энциклопедия. 3 Точнее: при надводном ходе 0.5 — 0.63, при подводном ходе 0.4—0.53. А. Н. Щег- лов. Проектирование подводных лодок. ТАБЛИЦА 1 № Название D тонн у сек КГ 1 Ледокол . . . •. 740 5.6 0.56 2 Буксир 215 4.6 0.4 3 Сейнер (США) . 94.3 4.1 0.34 ТАБЛИЦА 2 № Название D тонн V 31 сек КГ 1 Ляйнер .Norman- div" 67 000 15.5 0.97 2 Линкор .Nelson" 35 000 11.8 0.55 3 Авианосец . . . 23 200 16.0 1.6 4 Ледокол .Красин" 10 620 7.8 0.4 5 Крейсер .Sussex" 10 000 16.6 3.2 ТАБЛИЦА 31 № Название D V W 1 Parthian ...... 1475 9.0 1.2 2040 4.6 0.27 2 Т 1—Т 3 1 106 10.0 1.46 1487 5.6 0.4 1 400 9.8 1.77 2000 5.0 0.36 2 880 7.2 1.07 4 Surcouf 4 304’ 5.0 0.32 Цифры в числителе относятся к надводному положению лодки, а в знаменателе — к под- водному. На табл. 4 приведены аналогичные данные для глиссера. Интересные вычисления мощности кита {Balaenoptera borealis) весом в 76 т были проделаны капитаном Дамантом и опублико- ваны Баркрофтом2 (табл. 5). Движение в воздухе Прэпульсивный коэффициент (по аналогии с морским термином) для самолетов 0.7. Уве- личение сделано на том основании, что один 1 Техническая энциклопедия. 2 Teatares in the arehiteture of physiological function, Cambridge, 1934.
№ 1-2 Varia 10? ТАБЛИЦА 4 № Название D V w 1 Miss American . . . 8.0 55.5 324 2 Marie Leaf 5.3 23.3 60 3 Oma 3.7 22.2 104 4 Глиссер ЦАГИ . . . 0.85 13.3 23.7 ТАБЛИЦ A 5 № На- звание D V W Примечание под водою на по- верхн. 1 2.5 0.07 0.12 Практиче- ски, на по- 2 Кит 76 5.0 0.52 2.4 верхности * со скоро- 3 7.5 10.0 1.64 3.66 17.4 20.0 стью 7.5 и 10.0^ он 4 С почт не ходи лишь КПД воздушного винта, по сравнению с корабельным, больше на 0.2; кроме того, есть основание полагать, что аэродинамика самолета достигла большего совершенства, по сравнению с кораблями, по крайней мере, не военных классов. Для дирижаблей п принято равным 0.6, на ТАБЛИЦА 61 № Название Полет- ный вес Т V ~ сек КГ 1 Летающ. креп. . 30.0 111.0 72 2 Хейнкель 111К . 11.0 97.2 108 3 Дорнье 217 . . . 8.0 119.4 140 4 Юнкере 88 . . . 7.7 138.9 147 5 Мессершмидт 110 6.7 162.5 177 6 Хейнкель 120 . . 3.0 97.2 149 7 Вульти вонгарт . 2.86 189.0 288 8 Истр. Пивко . . 2.6 198 9 Вако-Е .... 1.9 76.2 108 10 РТ-160 К в/у . . 0.93 58.7 70 11 Беби клиппер . 0.68 20.0 57 12 Пайкер Кэб . . 0.66 49.2 59 Дирижабли средне й подъем НОЙ СИ лы (в кг)* 2 1 Астра 15110 18.0 12.84 2 Лоррен .... 11370 22.4 12.4 3 PL-1 2 485 30.0 28.0 4 Mr ; 1 135 20.0 15-5 Дирижабли большой подъемной СИЛЫ 5 LZ-127 113 400 35.5 10.0 6 L-55 60 500 30.0 8.7 * Журнал „Самолет", 1939—1940 гг. Н. В. Лебедев, „Дирижабли". табл. 6 приведены удельные эффективные мощности самолетов и дирижаблей средней и большой подъемной силы. Движение на суше Паровоз „Ф. Д." может развить мощность на крюке тендера до 2500 HP. При общем весе поезда в 3000 т удельная эффективная мощность выражается следующими величи- нами: ___________________ V W 11.0 0.42 19.5 0.61 Аналогично для грузового автомобиля: V W 5.6 2.67 11.1 4.47 16.7 6.25 Средняя совокупная работа при одном шаге человека весом в 65 кг, по данным Ухтом- ского !, равна 6.45 килограммометра (кг/м). Ниже представлена удельная эффективная мощность, отнесенная к килограмму веса, для человека при различных скоростях движений: Вид локомоций V W Шаг 1.9 2.3 Бег 3.5 3.04 Форс. бег. 10.0 4.55 Интересно отметить, что по данным Хилла’, W гребца равна 3.4 ватт/кг, а для бегуна 4.1 ватт/кг. Заключение Для наглядности удельные эффективные мощности, в зависимости от скорости, нане- сены для всех тел на одном графике (фиг. 1). Согласно • фиг. 1, удельная эффективная мощность с увеличением размеров тел (числа Рейнольдса), при равной скорости, соответ- ственно уменьшается, например:, при скорости 10.0 м/сек., для судов большого тоннажа (кривая 2, фиг. 1) значительно меньше, чем для движущихся объектов меньшего тоннажа (кривые 4, 6 и 7, фиг. 1). Кривая 1, для судов малого тоннажа при значительно меньшей скорости, превышает кривую 2 за пределами скорости в 10.0 м/сек. С увеличением скорости за пределы крей- серской, приведенная мощность резко воз- растает (кривые 1, 2 и 8, фиг. 1). Известно, например, что борьба различных пароходных трансатлантических компаний за скорейшее пересечение Атлантического океана довела скорости экспрессов, примерно, до 33 узлов, * Ухтомский. Физиология двигательного аппарата. 2 Hill. Muscular movement tn man. № 7, 1927.
ios Природа 1942 причем и это уже было не всегда экономи- чески выгодно. В этом случае на смену вод- ного транспорта выступает воздушный. О совершенстве объектов движений можно судить по их максимальным скоростям, в зависимости от их длины, что и представлено на фиг. 2. Для удобства сравнения, влияние плотности среды исключено путем умножения скоростей: самолетов, дирижаблей и птиц на 3 1 У 8, где 8—плотность воздуха. Как видно из фиг. 2, выше других условных обозначений проходит сплошная кривая, от- носящаяся к водным животным (рыбы и кит) ». шеннее, несмотря на то, что абсолютное первенство скорости и высоты полета остается за авиацией. Исключение представляют: дель- фин — благодаря большому совершенству га- зообмена в крови, а также некоторые само- леты, главным образом, благодаря сравни- тельно большой удельной мощности. Выводы Анализ графиков (фиг. 1 и 2) показывает, что птицы обладают лучшими летными каче- ствами по сравнению с летательными аппара- тами, и, наоборот, машинная техника пере- движения по суше гораздо совершеннее есте- ственной (передвижение человека требует сравнительно большой мощности). Фиг. 2. Фиг. 2. 1. Дирижабли. 2. Суда. 3. Самолеты. 4. Дельфин. 5. Птицы. 6. Подлодки сверху. 7. Подлодки погруженные. 8. Водные животные. Фиг. 1. 1. Суда малого тоннажа. 2. Суда боль- шого тоннажа. 3. Подлодки в полном погру- жении. 4. Подлодки на поверхности воды. 5. Глиссеры. 6. Кит на поверхности воды. 7. Кит под водою. 8. Самолеты. 9. Дирижабли малого и среднего объема. 10. Дирижабли большого объема. 11. Поезд. 12. Автомобиль. 13. Человек. При аналогичном сравнении исключительно в области авиации придем к следующему выводу: если скорости современных самолетов достигают 700—750 км/час и высот 17 км, то максимальные скорости птиц порядка 300 — 350 км/час и высот 5—7 км, но если сравнить расстояние полета за час в длинах птиц и самолетов,то выходит (поданным Воробьева и Дыбовскогоа), что птицы значительно совер- 1 Имеются в виду быстроходные рыбы и птицы. а Журнал .Самолет*, № 2, 1940. Авиация в природе. Пределы максимальных скоростей раньше всего наступают при движении в водной среде, затем при движении по суше и, наконец, в воздухе. Начальное приведенное усилие при движе- нии требуется наименьшее при движении в воде, затем по земле и наибольшее в воздухе (для аппаратов тяжелее воздуха). С увеличением размеров плавающих в воде и воздухе тел приведенная-мощность умень- шается. Я. И. Стась. Подписано к печати 30.VI. 1942 г. ПФ 2868. Объем 6’/. печ л., 10,25 уч.-изд. л. Тираж 3750 экз. Татполигреф при НКМП ТАССР. Казань, ул. Миславского, 9. Зак. 068.
Цена 6 руб. ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ СКИЙ ЖУРНАЛ, ПОПУЛЯРНЫЙ ЕС TEC TBEHIЮ-ИС ТО РИЧЕ- ИЗДАВАЕМЫЙ АКАДЕМИЕЙ НАУК СССР 32-Й ГОД ИЗДАНИЯ ПРИРОДА» 32-Й ГОД ИЗДАНИЯ Председатель редакционной коллегии акад. С. И. Вавилов. Ответственный редактор проф. В. П. Савич.. Журнал популяризирует достижения в области естествознания в СССР и загра- ницей, наиболее общие вопросы техники и медицины и освещает их связь с со- циалистическим строительством. Информируя читателя о новых данных в обла- сти конкретного знания, журнал вместе с тем освещает общие проблемы есте- ственных наук. В журнале представлены все основные отделы естественных наук, организованы также отделы: естественные науки и строительство СССР, география, природные регур сы СССР, история и философия естествознания, новости науки, научные съезды и кон- ференции, жизнь институтов и лабораторий, юбилеи и даты, потери науки, критика п библиография. Журнал рассчитан на научных работников и аспирантов: естественников и бществен- ников, на преподавателей естествознания выгших и средних школ. Журнал стремится удовлетворить запросы всех, кто интересуется современным состоянием естественных наук, в частности, ши юкие круги работников прикладного знания, сотрудников отрас- левых институтов: физиков, химиков, растениевс дов, животноводов, инженерно-техниче- ских и медицинских работников и т. д. .Природа" дает читателю информацию о жизни советских и иностранных научно- исследовательских учреждений. На своих страницах .Природа' реферирует,естественно- научна ю литературу. Редакция: г. Казань, ул. Островского, 78, кв. 5. ПОДПИСНАЯ ЦЕНА: на год за 6 №№...................... 36 руб. на ’/а года за 3 №№.................... 18 руб. РАССЫЛКУ №№ ПО ПОДПИСКЕ ПРОИЗВОДЯТ: Москва, Пушкинская ул., д. 23, Контора по распространению изданий Академии Наук СССР .Академкнига". г. Казань, Пионерская уд., д. 17, Казанский филиал .Академкнига*.