природаЕжемесячныйпопулярныйестественнонаучныйжурналАкадемии наук СССР©РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯГлавный редакторакадемикН. Г. БАСОВЗаместитель главного редактора
кандидат физико-математических наукА.	И. АНТИПОВДоктор физико-математических наук
Е. В. АРТЮШКОВАкадемик
Д. К. БЕЛЯЕВЧлен-корреспондент АН СССР
Р. Г. БУТЕНКОДоктор географический наукA.	А. ВЕЛИЧКО
Член-корреспондент АН СССРB.	А. ГОВЫРИНЧлен-корреспондент АН СССР
И. Р. ГРИГУЛЕВИЧЧлен-корреспондент АН СССР
Г. А. ЗАВАРЗИНЧлен-корреспондент АН СССРB.	Т. ИВАНОВДоктор физико-математических наук
Н. П. КАЛАШНИКОВДоктор физико-математических наукC.	П. КАПИЦААкадемик
Б. М. КЕДРОВДоктор физико-математических наук
И. Ю. КОБЗАРЕВКандидат физико-математических 5 наукA.	А. КОМАРАкадемикН. К. КОЧЕТКОВДоктор геолого-минералогических наук
И. Н. КРЫЛОВДоктор философских наук
Н. В. МАРКОВДоктор экономических наукB.	А. МЕДВЕДЕВОтветственный секретарь
В. М. ПОЛЫНИНДоктор исторических наук
П. И. ПУЧКОВЗаместитель главного редактора
член-корреспондент АН СССР
Ю. М. ПУЩАРОВСКИЙДоктор философских наук
Ю. В. САЧКОВОснован в 1912 годуЗаместитель главного редактора
доктор биологических наук
А. К. СКВОРЦОВАкадемик АН УССРA.	А. СОЗИНОВАкадемикB.	Е. СОКОЛОВДоктор геолого-минералогических наук
М. А. ФАВОРСКАЯЗаместитель главного редактора
кандидат технических наукA.	С. ФЕДОРОВЗаместитель главного редактора
член-корреспондент АН СССР
Л. П. ФЕОКТИСТОВЧлен-корреспондент АН СССРB.	Е. ХАИНЧлен-корреспондент АН СССР
Р. Б. ХЕСИНДоктор физико-математических наукA.	М. ЧЕРЕПАЩУКДоктор физико-математических наукB.	А. ЧУЯНОВАкадемикВ.	А. ЭНГЕЛЬГАРДТНа первой странице обложки. Ледники
Памира. Фотография сделана с борта
пилотируемого космического корабля
«Союз-22». На четвертой страмице об¬
ложки. Язык ледника Бырс. См. в номе¬
ре: Десинов Л. В. Над ледниками Пами¬
ра — по пути экспедиции В. И. Липского.@ Издательство «Наука», Москва
«Природа», 1984 г.
№ 2 {822) февраль 1984В НОМЕРЕЦакадзе Д. С. Сверхтекучесть в природеИзучение свойств жидкого гелия позволило объяснить загадочные особенности поведения
пульсаров — вращающихся нейтронных звезд, з основном состоящих из сверхтекучей
нейтронной жидкости.Дуда В. И. Архебактерии — новое царство живых организмовОбнаружение новой обширной группы микроорганизмов, занимающей по своим цитологи¬
ческим, физиологическим и биохимическим свойствам промежуточное положение между
двумя известными царствами прокариот и звкариот, можно с полным правом отнести
к одному из важнейших открытий современного естествознания.«ПЕРИОДИЧЕСКОМУ ЗАКОНУ — БУДУЩЕЕ НЕ ГРОЗИТ РАЗРУШЕНИЕМ...»К 150-летию со дня рождения Д. И. МенделееваКедров Б. М. Великий химик-диалектикД. И. Менделеев преодолел метафизические представления своих предшественников.
При создании периодической системы элементов он использовал метод единства
противоположностей, составляющий ядро диалектики.Добротин Р. Б. Музей Д. И. Менделеева при Ленинградском университетеЭкспозиция музея Д. И. Менделеева помогает проследить последовательность и логику
его творчества, взаимообусловленность научных и практических работ ученого.Милановский Е. Е. Геологическая картаНезрела необходимость постепенного перехода от традиционного картирования к созданию
объемных геологических моделей верхней части земной коры, а в перспективе — и всей
литосферы.Бичерев А. П., Хохлов А. Н. Малая белая цапля в Центральном Предкавказье'В.	Центральном Предкавказье создались условия для зимовки теплолюбивой птицы —
малой белой цапли.Десииов Л. В. Над ледниками Памира — по пути экспедиции В. И. ЛипскогоНаблюдения за ледниками Памира с вертолета, наряду с фотографированием из космоса
н наземными исследованиями, позволяют гляциологам прогнозировать время быстрых про¬
движений льда, нередко представляющих угрозу для населения и хозяйства.Зельдович Я. Б. Почему расширяется Вселенная«Большой взрыв», обусловленный расталкиванием вещества силами гравитации на очень
ранней стадии эволюции Вселенной, по-видимому, сменится сжатием Вселенной через
промежуток времени, во много раз превышающий современный возраст Вселенной.Евгеньев М. Б. Гены, не знающие своего места«Переоткрытые» недавно гены с нестабильным положением в хромосомах нарушают привыч¬
ные представления классической генетики.Маталии-Слуцкий Л. А., Колпаков И. Ф. Автоматизированные системы научных
исследований и аппаратура КАМАККомпьютерные способы сбора и обработки экОпернментальн*!*' Дйкных вносят новое качество0	современные исследования на больших физических, биологических,, химических, астроно¬
мических установках.3.13262833405153667279
Першмц А. И. Достоверны ли свидетельства «современных предков»!	90До си* пор не утихают споры о метода* воссоздания картин первобытного прошлого.
Некоторые новые направления поиска связаны с сопоставлением современных этнографи¬
чески х фиксируемых культур и археологических остатков.Уждавиии Э. Р., Мурзакаев Ф. Г. Сера в окружающей среде	96Загрязнение окружающей среды соединениями серы требует неотложных мер по борьбе
с ним в масштабе всей планеты,НОВОСТИ НАУКИ	71, 78, 103В поисках внеземных цивилизаций (71) * Интерферон без интерферона (78) • Запуски
космических аппаратов в СССР (сентябрь — октябрь 1983 г.) (103) ♦ Проект «Джотто»
в опасности (104) « «Пионер» покидает Солнечную систему (104) * Магнитные жгуты в ионосфере
Венеры (104) • Спутник открывает кометы (105) » Звезды, поглощающие друг друга 1106) * Экс¬
перименты по обратному fl-распаду протона (106) • Наблюдение мезона со спином шесть1107) • Исследуется синтетический малахит (108) * Антигены вируса бешенства — для при¬
готовления вакцины (108) * Кровь, облученная ультрафиолетовым светом (108) » Дешевая
еакцина против гепатита В (109) • Лечение ран лучом лазера (110) • Антигены и диабет
(110) * Врожденные пороки развития и пестициды (110) » Плод в плоде (111) • Химическая
тайна кофе 1111) • Синтезирован еще один пептидный гормон 11121 * Биохимическая регу¬
ляция агрессивности мышей (112) * Если паразит голоден (112) * Традиции осы-помпила
(113) * Китоглав в водах Антарктики (113) * Кому принадлежали конодонты? (114) * Первое
зверообразное Австралии (115) * Гибель яванского тигра (115) * Кораллы и моллюски
в опасности (115) * Осадочные отложения в Мозамбикском проливе (116) * Породы дна
изучаются на суше (117) * На смену «Гломару Челленджеру» (117) * Вырубка лесов и климат
(116) • Гидротермы на океаническом дне (118) * Новая датировка петроглифов Калифор¬
нии Ц1»1РЕЦЕНЗИИ	120Винберг Г. Г. «Устойчивое неравновесие» живого (на кн.: Э. С. Бауэр. Теоретическая
биология) (120)Смородинский Я. А. Трехмерно ли пространство? (на кн.: Г. Е. Горелик. Почему
пространство трехмерно?) (122)НОВЫЕ КНИГИ	124Серафимов К. Социалистическая интеграция в космосе 1124) » Дирак П. А. Пути физики(125)	• Нейпье П., Нейпье Дж., Чиу Т., Дозье Т., Кейт А. Слоны и другие гиганты суши 1125) •Рерих Ю. Н. По тропам Срединной Азии (126) • Гусаков Б. Л., Дружинин Г. В. Белое озеро(126)	» Окладников А. П. Древнее поселение Кондон (Приамурье) (126)В КОНЦЕ НОМЕРАПутвинский С. В. Сохранятся ли наши фамилии?127
Физика«Природам, 1904, № 2 3Сверхтекучесть в природеД. С. ЦакадзеДжелил Северьянович Цакадзе, доктор физико-математически* наук,
руководит отделом физики низких температур Института физики
АН ГрузССР. Область научных интересов — сверхтекучесть, сверх¬
проводимость, физика и техника сверхнизких температур.В 1908 г. известный голландский фи¬
зик X. Камерлинг-Оннес получил жидкий
гелий. Этот благородный газ ранее столь
упорно «сопротивлялся» всем попыткам пе¬
ревести его в жидкое состояние, что стал
казаться исключительным по своей приро¬
де. Утратив в конце концов «исключитель¬
ность» среди газов, впоследствии гелий
удостоился звания «самой удивительной
жидкости». Действительно, свойства жидко¬
го гелия весьма необычны и не раз зада¬
вали исследователям загадки, для ответа
на которые требовалось изменить фунда¬
ментальные представления о строении ве¬
щества. Эта статья — попытка рассказать
о некоторых иэ этих свойств и о том,
как с их помощью удалось объяснить
особенности невероятно удаленных небес¬
ных объектов — пульсаров.СВОЙСТВА ЖИДКОГО ГЕЛИЯТемпература кипения жидкого гелия
намного ниже, чем у остальных веществ —
всего 4,22 К (при атмосферном давле¬
нии)1. К 1911 г., когда Камерлинг-Он-1	В природе существуют два стабильных
изотопа гелия — *Не и цНе. Под жидким ге¬
лием обычно имеют в виду 'Не. Для жид¬
кости, состоящей иэ атомов 'Не, принято в
названии сохранять массовое число.нес сделал второе свое выдающееся откры-
тие, обнаружив сверхпроводимость рту¬
ти — скачкообразное исчезновение ее элек¬
трического сопротивления при температу¬
ре 4,15 К, о жидком гелии уже было «кое-
что» известно и это «кое-что» вызывало
все возрастающее недоумение.Странным представлялось, например,
то, что гелий остается жидким и при ре¬
кордно низких температурах, близких к ОК.
Лишь приложив давление не менее 30 атм,
удается перевести его в твердое состоя¬
ние (остальные сжиженные газы с пониже¬
нием температуры в конце концов стано¬
вятся твердыми при атмосферном давле¬
нии). Далее, при температуре Тх=2,17 К в
жидком гелии обнаружили совершенно не¬
свойственные другим жидкостям особенно¬
сти: его плотность в этой точке имеет мак¬
симум, теплота испарения -— минимум,
а теплоемкость меняется скачком. Кривая
температурной зависимости теплоемкости
в окрестности этой точки напоминает гре¬
ческую буву А, поэтому температуру TjJ
назвали ^-точкой, а наблюдающиеся в ней
особенности — Х-аномалиями жидкого ге¬
лия.Даже невооруженным глазом замет¬
но, сколь необычно поведение жидкого
гелия при изменении температуры вблизи
Тх. Так, при Т>Т; он бурно кипит, а
при TsgT; кипение внезапно прекращаетсяГ
4Д. С. Цаклдзеи жидкость выглядит абсолютно неподвиж¬
ной.Все это привело к выводу о том,
что при Т=ТЛ в жидком гелии происходит
перестройка физических свойств, и нашло
свое отражение в названиях: жидкость при
Т>Т, стали называть гелием I, а при
Т<Т, — гелием II.Но самое поразительное свойство
жидкого гелия открыл в 1938 г. П. Л. Ка¬
пица. Это сверхтекучесть — способность
гелия II без сопротивления проникать
через самые узкие щели и тончайшиеЗависимость теплоемкости с жидкого гелия от темпе¬
ратуры Т. в окрестиости точки кри«а* по форме
напоминает греческую букау X. При Т=ТХ кривая
испытывает раэрыа.капилляры. Классическая статистическая
физика, описывающая свойства систем, ко¬
торые состоят из большого числа частиц,
оказалась бессильна.объяснить это явление.
Только применение квантовой механики
позволило Л. Д. Ландау в 1941 г. создать
феноменологическую теорию сверхтекуче¬
сти. Он показал, что в сверхтекучем
состоянии жидкий гелий представляет со¬
бой неразделимую смесь двух составляю¬
щих: нормальной с плотностью Qn и сверх¬
текучей с плотностью Q,. При изменении
температуры и qs меняются согласован¬
но, так что их сумма всегда равна полной
плотности жидкости у. При Т=0 К вся жид¬
кость сверхтекуча (уп=0, о,- у), а при
Т^Т; Qs=0, q„=q и жидкий гелий (гелий I)
представляет собой нормальную, вязкую
жидкость.Согласно теории Ландау, сверхтеку¬
чий компонент полностью лишен вяз¬
кости и вовлекается в движение особого
типа — так называемое потенциальное те¬
чение (пример которого будет приведен
в дальнейшем). Нормальный же компо¬
нент — это обычная, вязкая жидкость.
Из теории следует, что нормальная и
сверхтекучая составляющие одновременно
могут двигаться независимым образом".Сверхтекучесть присуща не только
гелию II, она проявляется во многих
веществах и в разнообразных формах. ВР. атмФазовая диаграмма жидкого гелия. По оси абсцисс
отложена температура, по оси ординат — давление.
Кривая 1 отделяет жидкий гелий от его пара
и оканчивается а критической точке с темпера¬
турой Т„=5,2 К и давлением Р„=2,26 атм. Кривая 2 —
линия раздела нормальной и сверхтекучей жид¬
костей, Кривая Э — граница области существо¬
вания твердого гелия.частности, сверхпроводимость представля¬
ет собой не что иное, как сверхтекучесть
электронной жидкости в металле; сверхте¬
кучую жидкость при Т<0,001 К образует
’Не; в определенных условиях сверхтекуч
жидкий водород, состоящий из моле¬
кул Н;., и атомарный, газообразный водо¬
род, а также «жидкости», образованные
нейтронами, протонами, экситонами (опре¬
деленными возбуждениями кристалличе¬
ской решетки). Можно говорить даже о
сверхтекучести квантовых кристаллов!2	Подробнее о теории Ландау см.: Питаев-
ский Л. П. Макроскопические квантовые
явления.— Природа, I960, № 4, с. 40.
Сверхтекучесть в природе5Открытие и объяснение явления
сверхтекучести сыграло важную роль в раз¬
витии фундаментальных представлений о
квантовых эффектах в макроскопических
системах: газах, жидкостях и твердых
телах — и нашло неожиданное применение
при описании свойств весьма экзотических
небесных объектов, о чем речь пойдет
в следующих разделах.НЕЙТРОННЫЕ ЗВЕЗДЫВпервые возможность существования
сверхплотных небесных тел, состоящих из
ядерной материи (нейтронов и протонов),
доказал Л. Д. Ландау в 1932 г. Они
образуются после истощения в звездах
запасов «топлива» для поддержания термо¬
ядерных реакций. Катастрофическое сжа¬
тие такой «истощенной» звезды заканчи¬
вается взрывом колоссальной силы, когда
в ее центре с гигантскими скоростями
сталкиваются огромные количества веще¬
ства. С Земли это событие выглядит как
появление сверхновой. После взрыва звез¬
ды, масса которой близка к солнечной,
возникает объект размером около 10 км с
чудовищной плотностью — 10м г/см3. Он
состоит в основном из нейтронной жидко¬
сти с малой примесью (несколько процен¬
тов) протонов и электронов и окружен твер¬
дой корой из ядер железа^ По существую¬
щим оценкам, температура нейтронной
звезды порядка 109 К. Согласно закону со¬
хранения момента количества движения,
при уменьшении размеров вращающегося
тела его угловая скорость возрастает.
Следовательно, нейтронные звезды долж¬
ны вращаться очень быстро — с периодом
около 1 с. Они обладают магнитными поля¬
ми с напряженностью порядка 10® Тл и
испускают электромагнитное излучение в
диапазоне от у-кеантов до радиоволн в
виде узкого пучка, направленного вдоль
магнитного поля.В 1959 г. А. Б. Мигдал показал,
что нейтронная жидкость в таких звездах
сверхтекуча.Нейтронные звезды открыли в 1967 г.
Испытывай новый радиотелескоп, англий¬
ский ученый А. Хьюиш и его сотрудники
зарегистрировали регулярные радиоим¬
пульсы, интервал между которыми со¬
ставлял примерно 1 с. Эти импульсы
воспринимаются в тот момент, когда
остронаправленное излучение звезды (на¬
званной пульсаром) при ее вращении па¬
дает на антенну телескопа.В настоящее время известно пример¬
но 400 пульсаров. Период их вращенияменяется в пределах от нескольких милли¬
секунд до 4 с. Молодые пульсары нахо¬
дятся в туманностях — остатках сверхновых,
что подтверждает предположение о проис¬
хождении нейтронных звезд в результате
взрывов сверхновых.Тщательные наблюдения позволили
выявить весьма своеобразные особенности
вращения пульсаров. В частности, период
вращения (интервал между принимаемыми
импульсами) постоянно возрастает у всех
пульсаров примерно на 10—’ с в сутки.
Это уменьшение скорости вращения проис-Разрез пульсара. Внутри твердой норы из ядер
железа находятся сверхтекучие нейтронная и протон¬
ная жидкости с незначительной примесью электро¬
нов, У тяжелых пульсаров а центре имеется твердое
ядро, образованное нейтронной кристаллической
решеткой.ходит вследствие потери энергии на из¬
лучение электромагнитных волн и заря¬
женных частиц. Один из самых молодых и,
следовательно, быстро вращающихся
пульсаров PSR 0531 +21 (цифры ука¬
зывают галактические координаты звезды)
с периодом вращения 0,033 с расположен
в центре Крабовидной туманности — остат¬
ке сверхновой, вспыхнувшей в 1054 г.
(Эта сверхновая, описанная в китайских
хрониках, наблюдалась даже днем.) Другой
сравнительно молодой пульсар PSR 0833—
45 с периодом вращения 0,089 с связан с
остатком сверхновой Паруса, взрыв кото¬
рой произошел около 10 тыс. лет тому
назад.В 1969 г. было зарегистрировано рез¬
кое увеличение скорости вращения этихтвердая корасверктемучая
жидкостьтвердоеядро
6Д. С. Цакадзепульсаров, после чего их скорости стали
колебаться относительно средних значений,
которые, в свою очередь, уменьшались
быстрее, чем ранее. Такое замедление
длилось для первого из них несколько
дней, а для второго — 1,3 года. И рез¬
кое ускорение обоих пульсаров, и длитель¬
ный релаксационный процесс, и колебания
скорости объясняются сверхтекучестью их
нейтронной и протонной жидкостей. Но
прежде познакомимся в общих чертах со
свойствами вращающихся сверхтекучих
жидкостей.Зависимость угловой скорости ш вращения пульсара
от времени t. На фоне плавного уменьшения
скорости вращения периодически наблюдаются
резкие ускорения (момент ti|, после чего имеют
место осцилляции скорости вокруг среднего значения
|пунктир|, которое, в свею очередь, спадает
быстрее, чем до ускорения. По истечении времени
релаксации +... замедление вращения пульсара проис¬
ходит в прежнем темпе до следующего ускорения.ВИХРИ В СВЕРХТЕКУЧЕЙ ЖИДКОСТИВ 50-е годы возникла проблема
вращающейся сверхтекучей жидкости, вы¬
звавшая немало волнений в научном
мире. Все началось с того, что Э. Л. Андро-
никашвили в своем известном эксперимен¬
те со стопкой из 100 алюминиевых
дисков (диаметром 34,5 мм и отстоящих
один от другого на 0,21 мм), погружен¬
ной в гелий II, продемонстрировал, что
крутильные колебания дисков затрагивают
только его нормальную составляющую,
тогда как сверхтекучая остается неподвиж¬
ной. Температурная зависимость дп, изме¬
ренная при этом, полностью согласуется
с теорией Ландау.Но результаты другого опыта Андро-
никашвили — с вращающимся стаканом —
находились, казалось бы, в резком про¬
тиворечии как с выводами теории Ландау,так и с данными первого эксперимента.
Ожидалось, что с понижением температуры
во вращающемся стакане с гелием 11 глу¬
бина мениска уменьшится, поскольку кон¬
центрация нормальной составляющей, уча¬
ствующей во вращении, упадет. Оказалось,
однако, что глубина мениска вообще не
зависит от температуры и при любом ее
значении соответствует вращению всей
жидкости в целом1.Это на первый взгляд неразрешимое
противоречие в 1955 г. устранил Р. Фейн¬
ман. Развивая теорию Ландау, он пред¬
ложил модель, в которой при достаточно
больших скоростях вращения в сверхтеку¬
чем компоненте гелия II образуются ми¬
ниатюрные квантованные вихри, имеющие
центральный ствол размером порядка
межатомного расстояния и минимальную
циркуляцию, равную одному кванту4.Сверхтекучая составляющая соверша¬
ет вокруг ствола вихря потенциальное те¬
чение, при котором по мере приближе¬
ния к стволу скорость жидкости непрерыв¬
но возрастает. Это течение представляет
собой особый вид вращательного движе¬
ния. Оно по своему характеру резко отли¬
чается от обычного вращения вязкой жид¬
кости, увлекаемой сосудом, при котором
угловая скорость жидкости одинакова на
любом удалении от оси вращения.Скорость вблизи ствола вихря в гелии11	возрастает настолько, что сверхтекучесть
разрушается, так что стволы всех вихрей
взаимодействуют с нормальной составляю¬
щей жидкости. Такие вихри называют
сингулярными (ниже мы увидим, что вихри
в сверхтекучем 5Не бывают и несингу¬
лярными). Во вращающемся стакане с гели¬
ем II вихри ориентируются параллельно
оси вращения в определенном порядке,
создавая треугольную решетку. Начинаться
и оканчиваться в жидкости сингулярные
вихри не могут. Пронизывая всю ее толщу,
вихри «присасываются» к граничным по¬
верхностям (стенкам сосуда), которые та¬
ким образом передают им свое движение.л Эти данные приведены в докторской дис¬
сертации Э. Л. Андроникашвили в 1948 г.,
однако опубликованы лишь в 1955 г. Опыт с
вращающимся стаканом в 1950 г. независимо
поставлен Д. Осборном.' Циркуляция используется в гидродинамике
для количественной характеристики враща¬
тельного движения и представляет собой
произведение скорости жидкости на длину
замкнутого контура, описанного вокруг оси
ее вращения. Квант (минимальное измене¬
ние) циркуляции в жидком гелии равен
постоянной Планка h, деленной на массу
атома т.
Сверхтекучесть в природе7Кроме того, стволы вихрей увлекаются и
нормальным компонентом. Следовательно,
вихри вызывают в итоге движение сверх¬
текучей составляющей. В условиях же
эксперимента со стопкой дисков вихри
не возникают и сверхтекучая часть оста¬
ется неподвижной.Вихрей в сверхтекучей жидкости
тем больше, чем выше скорость ее вра¬
щения. Например, при скорости вращения
гелия II, равной 1 рад/с на 1 см2 по¬
перечного сечения стакана «помещается»
2000 вихрей, при скорости вращения
2 рад/с — 4000 и т. д.Из теоретических работ А. А. Абрико¬
сова, подтвержденных впоследствии много¬
численными экспериментами, стало ясно,
что квантованные вихри образуются и во
вращающейся сверхтекучей электронной
жидкости. Вихревое движение заряженных
частиц вызывает квантование магнитного
потока, квант которого равен 2,07 • 10—7
Гс ■ см2. Как и в гелии II, решетка магнит¬
ных вихрей а сверхпроводнике имеет треу¬
гольную симметрию.Решетка из квантованных вихрей воз¬
никает и во вращающейся сверхтекучей
нейтронной жидкости. Таким образом,
пульсары оказываются пронизанными вих¬
рями длиной около 10 км.Детальные исследования вращающе
гося гелия II в Институте физики АН
ГрузССР позволили описать свойства самих
вихрей и обнаружить ряд особенностей
жидкости с вихревой решеткой. Например,
гелий, пронизанный вихрями, так же как и
упругое твердое тело, сопротивляется де¬
формации кручения. Вязкость его различна
вдоль оси вихрей и в перпендикулярных
направлениях. Вихри в стакане рождаются
у стенок и последовательно перемещаются
к оси вращения, ускоряясь и охватывая
всю жидкость. При постепенном нагрева¬
нии вращающегося гелия II до Т>ТЛ вихре¬
вая решетка сохраняется довольно долго и
в гелии I, а затем внезапно пропадает.
Если, наоборот, охладить вращающийся
жидкий гелий до Т<ТХ, он будет долгое
время вращаться в метастабильном режи¬
ме — без вихрей. Но, пожалуй, самым
интересным оказалось свойство вихрей ис¬
чезать большими группами при уменьше¬
нии скорости вращения.Эти и близкие им исследования, по
существу, привели к созданию новой об¬
ласти физики •— квантовой гидродинами¬
ки вращающегося гелия II, позволившей,
в частности, объяснить особенности враще¬
ния пульсаров.ЛАБОРАТОРНАЯ МОДЕЛЬ
ПУЛЬСАРАВ пульсаре, скорость которого плавно
уменьшается, как и в гелии II, «лишние»
вихри исчезают группами. При этом их
момент количества движения передается
жидкости, которая в результате должна ус¬
корить свое вращение. Это явление, на¬
званное «самопроизвольным ускорением
вращающегося гелия И», обнаружили в Ин¬
ституте физики АН ГрузССР в опытах поМодель пульсара — стеклянная сфера, заполненная
гелием II м приводимая во вращение апектромо-
тором. Сфера подвешивается без опоры в поле
электромагнита, подъемная сила которого регули¬
руется специальной алеитронной схемой. Световой
луч, испущенный источником свата и отраженный
от зеркала, вращающегося вместе со сферой, по¬
падает на фотоэлектронный умножитель. Выраба¬
тываемые нм при каждом обороте модели алектри-
часкне импульсы поступают на ЭВМ, которая
и рассчитывает все параметры вращения.моделированию свойств пульсаров с по¬
мощью жидкого гелия.Моделью пульсара служила стеклян¬
ная сфера, подвешенная в магнитном поле.
Сфера заполнялась гелием II и приводи¬
лась во вращение с заданной скоростью,
после чего двигалась по инерции, так что
ее вращение постепенно замедлялось.
8Д. С. ЦакадзеНо на фоне плавного замедления време¬
нами наблюдались скачкообразные увели¬
чения скорости вращения, связанные с ис¬
чезновением очередной группы вихрей.Этот эффект позволяет оценить вре¬
менной интервал между ускорениями пуль¬
саров. Предполагая справедливой «вихре¬
вую» природу скачков скорости и зная ско¬
рости вращения и замедления, а также
длительность промежутков времени между
ускорениями пульсара Крабовидной туман¬
ности, можно найти то критическое число
AN вихрей, после накопления которого про-45 критическое число вихрей также поряд¬
ка 10—4 от их полного числа, которое
по расчетам составляет 101'. Тогда ско¬
рость пульсара изменится скачком после
накопления примерно 10й вихрей.За сутки скорость вращения пульсара
уменьшается приблизительно на 10—8с—1
и в нем образуется около 10| ! допол¬
нительных вихрей. Легко определить, за ка¬
кое время т в нем наберется AN вихрей:
ICilO ,/10,,|са2,5 года. Из таблицы, в ко¬
торой приведены даты ускорения обо¬
их пульсаров, следует, что ускоре-Пульсар несколько сплюснут вдоль полярного
диаметра из-за быстрого вращения. Магнитная
ось Н, вдоль которой испускается излучение, зна¬
чительно наклонена относительно оси вращения ы.
Причиной ускорения пульсара могут служить и
«звездотрясения», происходящие за счет постепен¬
ного замедления его вращения. При этом нару¬
шается равновесие между центробежной и гравита¬
ционной силами, в результате твердая оболочка
трескается, оседая возле экватора и выпучиваясь
около полюсов, и звезда ускоряет саое вращение.
Подобные ускорения могут иметь место раз а не¬
сколько столетий.ТаблицаДаты ускорений и время релаксации пульсаровт, год и месяц1,"*вл. дни (дниPSR 0833—451969, март4506801971, август1197S, октябрь4506801978, июль1PSR 0533 + 211969, сентябрь4,1151972, октябрь15151975, февраль1515исходит их распад. Такая оценка дает
AN/Nss10—4, где N — полное коли¬
чество вихрей в пульсаре. Будем счи¬
тать, что и в пульсаре PSR 0833 —Графики зависимости угловой скорости вращения
щ от времени t иллюстрируют самопроизвольное
ускорение вращающегося гелия II (сплошная линия)
и колебания скорости легкого сосуда с гелием II
после резкого ускорения его вращения |пунктир|.ние пульсара PSR 0833—45 на самом де¬
ле происходит приблизительно через
2,5 года. Подобное совпадение резуль¬
татов расчетов и наблюдений для столь
удаленных небесных объектов удивительно
и весьма впечатляюще.Для определения времени релакса¬
ции to, связанного.с установлением равно¬
весного вращения, угловая скорость моде¬
ли с помощью электромотора резко уве¬
личивалась на величину Аш. После ускоре¬
ния система, состоящая из сферы и жид¬
кости, замедлялась подобно пульсару:
сначала быстро, а потом медленнее. Опы¬
ты, проведенные при различных условиях,
позволили с применением теории подобия
получить выражение для нахождения to.
Кроме величины Ды оно зависит также
от скорости вращения ш, от отношения
q„/q, радиуса сосуда R и массы атомов
жидкости т.Подставляя в это выражение вычи¬
сленные (R,	наблюденные (ш, Аш) и
известные (т) параметры пульсаров, мож¬
но оценить релаксационные времена после
ускорений. Результаты таких оценок также
Сверхтекучесть в природе9приведены в таблице. Наблюдается совпа¬
дение не только по порядку величин,
но даже точное!В экспериментах с особо легкими
сосудами удалось обнаружить и колеба¬
ния скорости после ускорений. Чем они
вызваны? Выше уже отмечалось, что вих¬
ри распределены во вращающемся сосуде
не хаотично, а в определенном порядке,
образуя треугольную решетку. В подобной
решетке, как и в кристаллической решетке
твердого тела, могут распространяться ко¬
лебания. Такие колебания вихревой решет¬
ки, возникающие, например, при резком
изменении скорости вращения, называют
волнами Ткаченко, по имени ученого,
предсказавшего их свойства. Эти волны,
воздействуя на стенки сосуда, вызывают
колебания скорости его вращения. Оценки
периодов колебаний скорости вращения
в пульсаре и в модели показали, что
эти колебания действительно генерируются
волнами Ткаченко.Таким образом, эксперименты на мо¬
дели позволили воспроизвести в лабора¬
торных условиях все особенности враще¬
ния пульсаров и подтвердить концепцию
о сверхтекучести нейтронной и протонной
жидкостей в этих небесных телах.По мнению В. А. Амбарцумяна, мо¬
делирование пульсаров — первый и удиви¬
тельно удачный случай воспроизведения
поведения небесных объектов в лаборатор¬
ных условиях. Лауреат Нобелевской пре¬
мии Дж. Бардин отметил, что эти экспе¬
рименты предоставляют единственную воз¬
можность сделать выбор между различ¬
ными описаниями нейтронных звезд. На
описанной модели «попутно» изучены важ¬
ные свойства вращающихся сверхтекучих
жидкостей; в частности, впервые экспе¬
риментально обнаружены волны Ткаченко
и совершенно парадоксальное явление —
самопроизвольное ускорение вращающей¬
ся сверхтекучей жидкости.ПОЛУЧЕНИЕ СВЕРХНИЗКИХ
ТЕМПЕРАТУРВ последнее десятилетие в физике
сверхнизких температур достигнуты пора¬
зительные успехи благодаря созданию спе¬
циальных холодильных установок много¬
ступенчатого охлаждения.Заметим прежде всего, что жидкий
гелий обладает ничтожно малой теплоем¬
костью. Так, для испарения 1 л гелия
достаточно теплоты, в 1200 раз меньшей,
чем для испарения такого же количества
воды. Поэтому проводить эксперименты сжидким гелием весьма сложно. Для по¬
добных работ требуется специально обо¬
рудованное помещение, особо теплоизо¬
лированные, герметичные сосуды и устрой¬
ства для измерения и регулировки темпе¬
ратуры. Кроме того, конечно, необходимы
и экспериментальные приборы, к которым
экспериментатор непосредственного до¬
ступа не имеет — при гелиевых темпе¬
ратурах управление осуществляется дистан¬
ционно — с помощью специальных мани¬
пуляторов.Первой ступенью охлаждения при по¬
лучении сверхнизких температур обычно
служит камера с жидким 4Не или *Не.
Откачкой их паров можно понизить тем¬
пературу до 1 К и 0,3 К соответствен¬
но.Следующей ступенью охлаждения,
как правило, является холодильник раст¬
ворения ‘Не в 4Не. Его действие основа¬
но на расслоении жидких JHe и 'Не,
наступающем при Tj^.0,8 К. При этом
вверх всплывает легкая фракция, состоящая
из 3Не с малой примесью 4Не. Внизу
же остается слабый раствор 'Не в “'Не. Если
из этого раствора откачать 'Не (атомы
которого более летучи, чем у 4Не), то
из верхнего слоя в нижний «испарится»
соответствующее количество атомов ‘Не.
Такой процесс сопровождается поглощени¬
ем тепла, и растворы охлаждаются. Для
непрерывного охлаждения насосы обеспе¬
чивают циркуляцию *Не — откачивают его
из нижней фракции в верхнюю. Наибо¬
лее низкая температура, полученная таким
способом, меньше 3 мК.В качестве третьей ступени охлажде¬
ния Ю. Д. Ануфриев впервые применил
камеру, в которой используется явление,
предсказанное И. Я. Померанчуком. Его
суть — в том, что переход fHe из жидкого
в твердое состояние при Т<0,3 К со¬
провождается не выделением тепла, как у
всех обычных веществ, а поглощением.
Это связано с тем, что энтропия твер¬
дого ‘Не обусловлена хаотической ориен¬
тацией спинов ядер ‘Не и постоянна до
Т s-1 мК. Энтропия же жидкого ’Не
уменьшается пропорционально температу¬
ре и при Т<0,3 К становится меньше
энтропии твердого 'Не. Если жидкий 'Не
поместить в замкнутый сосуд, охладить его
до 0,3 К и,приложив давление, перевести
в твердое состояние, то температура в
сосуде понизится до 1 мК.Для получения значительно более
низких температур используют адиабати¬
ческое размагничивание парамагнитных
ядер. В магнитном поле с напряженностью
10Д. С. Цакадзеоколо 80 Тл спины таких ядер, до этого на¬
правленные хаотически из-за теплового
движения, ориентируются вдоль силовых
линий. Выделенная при этом теплота по¬
глощается холодильником растворения. По¬
следующее размагничивание приводит к
разупорядочению спинов за счет поглоще¬
ния теплоты, запасенной в веществе, что
вызывает его охлаждение. Такие устрой¬
ства называются холодильниками с ядер-
ной ступенью охлаждения. С их помощью
достигнута рекордно низкая температу¬
ра — примерно 1 мкК.По мере приближения к абсолютному
нулю ученым удалось обнаружить много
свойств вещества, при более высоких тем¬
пературах завуалированных тепловым дви¬
жением атомов. Наиболее интересное из
них —- сверхтекучесть ‘Не.СВЕРХТЕКУЧИЕ ФАЗЫ 3НеСогласно законам квантовой механи¬
ки, сверхтекучую жидкость могут образо¬
вать только частицы с целочисленным
спином, например атомы ''Не. А как же
электроны, нейтроны или протоны? Ведь
их спин равен 1 /2. Оказалось, что при
достаточно низких температурах два элек¬
трона могут объединиться в некоторое по¬
добие молекулы. Такая «молекула», или,
как ее принято называть, куперовская пара,
имеет спин, равный нулю. Аналогичное спа¬
ривание происходит в нейтронных и про¬
тонных жидкостях.Л. П. Питаевский в 1959 г. показал,
что, как и элементарные частицы, атомы
Не, имеющие спин, равный половине,
также могут «спариваться» при очень низ¬
ких температурах, образуя «молекулы» с
целочисленным спином, а следовательно,
и сверхтекучую жидкость.Используя холодильник растворения
'Не в 4Не, который в качестве конеч¬
ной ступени имел камеру Померанчука,
Д. Ошеров, Р. Ричардсон и Д. Ли в
1972 г. обнаружили сверхтекучесть 3Не.
Критическая температура Т перехода в
сверхтекучее состояние у Не оказалась
почти в тысячу раз меньше, чем у 'Не, и ме¬
няется от 1 мК (при минимальном давлении
паров) до 2,7 мК (при давлении затвер¬
девания).Сверхтекучих фаз в 'Не — целых
три (их принято обозначать символамиА,	В и А|). Меняя температуру жидкости
и давление ее паров, а также помещая
ее в магнитное поле, можно выделить ту
или иную из них.Что же представляют собой эти фазы?Прежде всего, отметим, что, в отличие
от электронных пар в сверхпроводнике,
суммарный спин атомов, образующих пары
в ‘‘Не, равен 1. Если пары в сверхпро¬
воднике имеют сферическую симметрию,
то в A-фазе ‘Не они — дискообразные
с выделенной осью вращения «Молеку¬
лы» же в В-фазе сферически симметрич¬
ны. Кроме того, пары в А и В-фазах
разнятся еще и своими магнитными свой¬
ствами. В A-фазе ‘Не в сильном магнитном
поле происходит определенная переориен¬
тация магнитных моментов частиц. Это ме-Фазоаая диаграмме жидкого 'Не. По оси абсцисс
отложена температура, по оси ординат — давление.
Кривая 1 отделяет нормальную жидкость от сверх¬
текучих фаз, криаая 2 разграничивает сверхтекучие
А- и 8-фазы, кривая 3 — граница твердой и жидки>
фаз. A-фаза существует при более высоких темпе¬
ратурах и давлениях, В-фаза — при более низких.S	сильном магнитном поле наблюдается переход
A-фазы в Ai-фазу, отличающуюся ориентацией
магнитных моментов частиц.няет свойства жидкости — образуется но¬
вая А i-фаза сверхтекучего 3Не.Своеобразная структура пар и нали¬
чие магнитных свойств придают сверх¬
текучим фазам ’Не особый интерес. До¬
статочно сказать, что они одновременно
обладают свойствами гелия II, жидких
кристаллов и антиферромагнетиков.Поскольку «молекула» ‘Не в А-фазе
имеет форму диска, в плоскости которого
происходит вращение атомов, даже в не¬
подвижной жидкости существует вихре¬
вое движение. Пусть жидкий 'Не в А-фазе
занимает цилиндрический сосуд. Оси вра¬
щения е атомов в каждой из «молекул»Р, »титвердая фазанормальнаяжмдность3	Т.мН
Сверхтекучесть в природе11этой жидкости, расположенных у его стен¬
ки, ориентируется перпендикулярно к
твердой границе. В объеме жидкости напра¬
вление векторов постепенно меняется, а на
оси сосуда они параллельны стенке. Именно
такое изменение ориентации пар создает
в сверхтекучей жидкости вихревое движе¬
ние с суммарной циркуляцией, равной
единичному кванту. Это движение не обла¬
дает особенностью на оси (как в случае
гелия II, где на оси вихрей сверхтекучесть
нарушается). С приближением к оси ци¬
линдра циркуляции плавно падает до нулявекторное попе скоростей вращения атомов ■ каж¬
дой мэ «молекул» A-фазы 'Не создает циркуляцию
даже а покоящемся сосуде. Таким образом,
А-фа за сверхтекучего ’Не всегда находится в движе¬
нии! На рисунке изображено сечение цилиндриче¬
ского сосуда, пунктиром отменена его ось сим¬
метрии"^(тогда как в вихрях гелия II циркуляция
вдоль любого контура, охватывающего ось,
постоянна). Следовательно, в А-фазе суще¬
ствуют вихри с циркуляцией, меньшей, чем
один квант (несингулярные вихри). И, что
уж совсем необычно, даже в стационар¬
ном состоянии, в отличие от всех осталь¬
ных веществ, в А-фаэе жидкого 'Не
совершается макроскопическое движение!При вращении сосуда а А-фаэе кро¬
ме сингулярных (с единичным квантом цир¬
куляции) возникают и несингулярные вихри
с удвоенным и даже учетверенным кван¬
тами циркуляции, которые образуют ячей¬
ки, наподобие вихревой решетки. Если вра¬
щение начинается в сверхтекучем состоя¬
нии, то легче сформироваться несингуляр¬
ным вихрям, если же вращающаяся нор¬
мальная жидкость путем охлаждения пере¬
водится в A-фазу, то энергетически выгодно
появление решетки сингулярных вихрей.В В-фазе существуют только сингу¬
лярные вихри. По своим свойствам она не
так богата и разнообразна, как А-фаза,
хотя и у нее имеются особенности, невстречающиеся в гелии II. В частности,
ствол вихря в В-фазе значительно больше
ствола в гелии II. Если поместить В-фазу
3Не в магнитное поле напряженностью Н
и перпендикулярно к нему приложить
слабое переменное поле h, то, как и при
обычном ядерном магнитном резонансе
(ЯМР), в жидкости происходит поглоще¬
ние энергии на определенных (ларморов-
ских) частотах переменного поля5. Наряду
с таким (поперечным) ЯМР в А- и В-фазах
вдзможен также продольный ЯМР, когда
Н и h параллельны. Это позволяет при¬
менить для исследования свойств сверх¬
текучих фаз !Не .мощный эксперименталь¬
ный метод ЯМР, что а гелии 11 сделать
не удается.В теоретическом изучении свойств
сверхтекучих фаз *Не значительный вклад
принадлежит советским ученым Г. Е. Воло¬
вику, В. П. Минееву, Г. А. Харадзе,
Н. В. Копнину и их ученикам.СОВЕТСКО-ФИНСКАЯ УСТАНОВКАДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВСВЕРХТЕКУЧЕГО 3НвДля исследования вращающихся
квантовых жидкостей сотрудниками Инсти¬
тута физики АН ГрузССР совместно с уче¬
ными из Хельсинкского технологического
университета в Финляндии построена пер¬
вая в мире вращающаяся сверхнизкотем¬
пературная установка, названная «РОТА
МИНИЛАБ». Она представляет собой мощ¬
ный холодильник растворения ’Не в ‘’Не с
медной ядерной ступенью охлаждения,
позволяющей получать температуры до
0,7 мК. В стационарном состоянии цир¬
куляция *Не осуществляется обычной ва¬
куумной системой. При вращении откачкаЯд ер ный магнитный резонанс (ЯМР) — ре¬
зонансное поглощение энергии электромаг¬
нитного поля в твердых телах, жидкостях
или газах, обусловленное магнетизмом их
ядер. Наблюдается в сильном постоянном
магнитном поле ~Н, на которое наклады¬
вается значительно более слабое перемен¬
ное магнитное поле~ТГ Резонансный характер
явления связан со свойствами атомных
ядер, обладающих моментом количества дви¬
жения J и магнитным моментом M==gJf
где g — так называемое гиромагнитное
отношение. Одновременное взаимодействие
магнитного момента М ядра с полями-Й
и ~п приводит к его прецессии вокруг на¬
правления вектора К с ларморов^кой часто¬
той u>L=gH. Если частота поля h близка к
частоте прецессии, эдс индукции в катушке,
окружающей исследуемое вещество, резко
возрастает. Метод ЯМР характеризуется очень
высокой чувствительностью.
12Д. С. ЦакадзеПервая в мире советско-финская сверхнизкотемпе¬
ратурная установка для исследования вращающихся
квантовых жидкостей — «РОТА МЙНИЛДБ». В
настоящее время на ней изучаются свойства вих¬
ревых структур в сверхтекучих фазах 'Не.газа производится специально разработан¬
ным криоадсорбционным насосом, полость
которого заполнена активированным углем.
При охлаждении угля до температур
порядка 4 К в ней адсорбируется ге¬
лий, что равносильно его откачке, В про¬
цессе создания этой установки впервые
были решены и другие сложные инже¬
нерные задачи.Уже первые эксперименты, прове¬
денные на «РОТА» в 1981 г. с приме¬
нением метода ЯМР, дали необычайно
интересные результаты.Во вращающейся A-фазе 'Не наблю¬
далось уширение (увеличение ширины) сиг¬
нала ЯМР и одновременное уменьшение
его амплитуды. Это уширение продолжа¬
лось 20 с после начала вращения, а потомширина сигнала оставалась постоянной.
После остановки за те же 20 с перво¬
начальная ширина сигнала полностью вос¬
станавливалась. Такое уширение отмеча¬
лось и при охлаждении вращающейся
нормальной жидкости до температуры, со¬
ответствующей переходу в A-фазу. Однако
его продолжительность в этом случае была
больше,Уширение сигнала ЯМР является след¬
ствием образования вихрей. Различная
продолжительность этого процесса сви¬
детельствует о том, что создание решетки
сингулярных вихрей требует более дли¬
тельного времени по сравнению с образо¬
ванием несингулярных вихревых структур.
Это заключение подтвердилось экспери¬
ментами в В-фазе 'Не, где ширина сигнала
также растет, причем нарастание продол¬
жается гораздо дольше, чем аналогичный
процесс в A-фазе. Как говорилось выше,
в В-фазе возникают только сингулярные
вихри.В A-фазе амплитуда сигнала ЯМР
изменяется обратно пропорционально w,
что указывает на рост числа вихрей про¬
порционально скорости вращения, как и
следует из теории.Ранее упоминалось о том, что вихри
в В-фазе аналогичны вихрям в гелии II
и поэтому особых загадок от них не ожи¬
дали. Однако оказалось, что при Т/Тс=0,6 и
давлении 29 атм происходит резкое изме¬
нение сигнала ЯМР, связанное с перестрой¬
кой в ’Не. С ростом скорости враще¬
ния от 0,4 до 1,2 с-1 указанное измене¬
ние увеличивалось. Этот неожиданный
результат означает, что внутри ствола вих¬
ря, размер которого в В-фазе довольно
велик, существует некоторое сверхтекучее
состояние, которое в определенных усло¬
виях переходит в другое сверхтекучее со¬
стояние (а ведь вне ствола вихря имеется
только одно состояние — В-фаза 'Не).В заключение отметим, что на совет¬
ско-финской установке идейное руковод¬
ство экспериментами осуществляют совет¬
ские ученые Г. Е. Воловик, В. П, Минеев,
Г. А. Харадзе. В ближайшее время на ней
планируется изучение вихревых структур
сверхтекучих фаз Не и другими метода¬
ми. В частности, для этого предполагается
использовать колебания тел аксиальной
симметрии, погруженных в жидкий fHe. Та¬
кие исследования, вне всякого сомнения,
позволят узнать еще много интересного об
этой удивительной жидкости и станут осно¬
вой магнитной квантовой гидродинамики
сверхтекучего 1Не — области науки, рожда¬
ющейся на наших глазах.
Микробиология«Природа», 1984, № 2 13Архебактерии — новое царство
живых организмовВ.	И. ДудаВиталий Иосифович Дуда, доктор биологических наук, заведующий
отделом Института микробиологии АН СССР. Основные научные ин¬
тересы связаны с изучением цитологии микроорганизмов, многооб¬
разия, систематики и физиологии анаэробных бактерий.Со времен А. Левенгука — знамени¬
того микроскописта XVII в.—- и до наших
дней не прекращается поток описаний но¬
вых форм микроорганизмов. Среди этих
форм — возбудители неизвестных ранее
науке процессов, необычные по строению
бактерии, продуценты новых ферментов,
антибиотиков, стимуляторов роста растений
и животных, ряда других необходимых на¬
родному хозяйству и медицине биологиче¬
ски активных соединений. Описания новых
форм обогащают сокровищницу знаний о
многообразии мира микроорганизмов, со¬
действуют более глубокому пониманию
природы биологического мира, путей его
эволюции, открывают новые горизонты для
развития современной биотехнологии.Стремительное развитие микробио¬
логической промышленности во всем мире,
высокая стоимость основного «действую¬
щего лица» на заводах этой промышлен¬
ности — организмов-продуцентов позво¬
ляют полагать, что в ближайшем буду¬
щем возникнет необходимость использо¬
вать для нужд народного хозяйства и ме¬
дицины почти весь природный микробный
генофонд. От фронта работ по изучению
многообразия микробного мира, расши¬
рения коллекций микроорганизмов в значи¬
тельной мере зависят успехи как биотех¬
нологии, так и ряда фундаментальных тео¬
ретических исследований. Известно, какуюроль сыграли микроорганизмы при рас¬
шифровке генетического кода, выяснении
структуры гена, изучения таких фундамен¬
тальных биологических процессов, как тран¬
скрипция и трансляция генетической ин¬
формации. И в решении проблемы воз¬
никновения жизни, эволюции клеток и орга¬
низмов, говоря словами Л. Пастера, «за
микроорганизмами — последнее слово».Но в настоящее время промысел
«охотников за микробами» становится все
труднее и сложнее, и чтобы найти новые
формы микроорганизмов, исследователи
подчас отправляются за природным мате¬
риалом в далекие путешествия (на вулканы,
к гейзерам, в тропические леса, в Антарк¬
тику, на океанические острова и т. д.);
с другой стороны, микробиологи конструи¬
руют в лабораториях новые сложные при¬
боры, создают новые питательные среды
для выделения и культивирования микро¬
скопических существ.Вместе с тем, как это ни парадоксаль¬
но, новые интересные формы микробов
исследователи нередко находят и не выходя
за пределы лабораторий — в коллекциях
культур микроорганизмов: среди них име¬
ется немало культур, природа которых
еще не разгадана.Именно этот путь привел к одному
из крупнейших открытий современного
естествознания: обнаружено новое неиз¬
14В. И. Дудавестное ранее царство живых существ —
царство архебактерий.Дело в том, что глубина познания
природы организмов, определение их по¬
ложения в системе биологических объ¬
ектов находятся в соответствии с уровнем
знаний об их происхождении и эволюции,
составе, структуре и функциях клеток,
пониманием биологических процессов на
молекулярном уровне. В свою очередь,
уровень этих знаний зависит от арсенала
использующихся физико-химических мето¬
дов исследования и концептуального со¬
стояния биологии.Прогресс в физико-химической био¬
логии в последние два десятилетия привел
к революционным изменениям в клеточ¬
ной теории и в представлениях об общей
картине биологического мира. К началу
70-х годов в биологии утвердилось пред¬
ставление о существовании на Земле двух
форм жизни — прокариот (безъядерные
микроорганизмы) и эвкариот (ядерные
микро- и макроорганизмы). Этот биологи¬
ческий дуализм соответствует двум принци¬
пиально различным типам организации
клеток и особенностям их молекулярной
биологии. Как известно, клетки эвкариот
обладают типичным ядром (содержащим
хромосомы, ядрышко, ядерный сок и окру¬
женным двойной мембраной), митохон¬
дриями, лизосомами, эндоплазматическим
ретикулумом, цитоскелетом, состоящим из
микротрубочек и актиновых фибрилл, аппа¬
ратом Гольджи. Ядро эвкариот делится пу¬
тем митоза. Клетки же прокариот лишены
упомянутых структур и содержат аналог
ядра — нуклеоид, не обладающий ядер-
ной мембраной и делящийся амитотичес-
ким путем.Открытие архебактерий вносит новые
кардинальные изменения в эти представле¬
ния. Клетки архебактерий хотя структурно
и относятся к прокариотному типу, но по¬
строены они из макромолекул — липидов,
полисахаридов, белков, ферментов и т. д.,
многие из которых являются уникальными
и не синтезируются ни эвкариотами, ни
обычными бактериями. Архебактерии осу¬
ществляют ряд биохимических процессов,
не свойственных остальным живым организ¬
мам. Исходя из характеристики их фено¬
типа, эволюции рибосомальных РНК, можно
думать, что они, по-видимому, представ¬
ляют собой одну из самых древних
групп живых существ, что и отражает
приставка «архе» в их названии.Таким образом, клеточная теория —
выдающееся достижение естествознания —получает с открытием архебактерий новое
развитие.Данные, полученные при изучении
архебактерий, значительно изменили пред¬
ставления о физиологическом и биохими¬
ческом разнообразии микроорганизмов и
уже оказали значительное влияние и на
содержание учебных курсов по микробио¬
логии и на классификацию микроорганиз¬
мов.ИЗ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯНесмотря на более чем столетний
период существования микробиологии как
науки и на накопленный ею огромный
фактический материал, единую естествен¬
ную филогенетическую систему микро¬
организмов разработать не удалось. Иерар¬
хические классификации микроорганизмов,
построенные в 50—60-х годах крупными
систематиками либо многочисленными кол¬
лективами специалистов, оказались слабо
обоснованными и были отвергнуты в начале
70-х годов. Так, в «Определителе бакте¬
рий Берги»1, пользующемся широким приз¬
нанием, иерархический принцип применя¬
ется как исключение при описании всего
лишь нескольких групп бактерий. В гото¬
вящемся в настоящее время новом изда¬
нии «Определителя Берги» наблюдается
дальнейший распад иерархических по¬
строений.В чем же причина неудач создания
филогенетической системы микроорганиз¬
мов? Большинство микробиологов связыва¬
ет их с отсутствием в настоящее время до¬
статочного количества информации о при¬
роде, путях эволюции микроорганизмов,
неполнотой генотипических и фенотипиче¬
ских характеристик. Другая группа иссле¬
дователей считает в принципе нереальным
построение филогенетического дерева в
связи с латеральным (межродовым) пере¬
носом генов, который распространен осо¬
бенно широко у прокариот. По-видимому,
эти точки зрения содержат рациональные
зерна, но в их крайней форме обе не могут
быть приняты.В 60-е годы особые надежды возла¬
гались на так называемую геносистемати-
ку, использующую с целью классифика¬
ции сведения о первичной структуре ДНК,
среди которых наиболее ценными были
данные о нуклеотидном составе и гомоло¬
гии ДНК. Однако оказалось, что сведенияо	степени сходства (гомологий) ДНК разныхКраткий определитель бактерий Берги. М.,
1980.
Аржебактерии — новое царство живых организмов15Таблица 1Характеристика рибосомальных РНКмелкие\ 5S рРНК (прокариоты) ч\ 5,8S рРНК (эвкариоты) |компоненты большой рибосомной
субъединицыкрупныеf 23S рРНК (прокариоты) 1
\ 28S рРНК (эвкариоты)средние( 16S рРНК (прокариоты) \компоненты малой рибосомной субъе¬\ 18S рРНК (эвкариоты) /диницыорганизмов, получаемые методом гибри¬
дизации разных ДНК, наиболее эффективны
при видовой дифференциации и мало ин¬
формативны при их использовании в си¬
стематике на уровне родов и более высоких
таксонов.Поэтому биологи предприняли по¬
иски иных характеристик информационных
макромолекул — ДНК и РНК (образно
названных биохимиком де Леем «внутрен¬
ними ископаемыми»), пригодных для реше¬
ния вопросов эволюции и систематики
живых организмов. В этом отношении
особое внимание было обращено на рибо-
сомальные РНК (рРНК) в связи с даннымиоб	их высокой консервативности (точнее,
консервативности кодирующих рРНК ге¬
нов). Пионерскими в этой области были
работы Дж. Мармура (1965), Р. Дои (1965),
Г. Такагаши (1967), В. Витмана (1970) и дру¬
гих.Было установлено, что рРНК очень
медленно изменяются в процессе биологи¬
ческой эволюции. Например, у двух близко-
родственных видов нематод, время дивер¬
генции (эволюционного расхождения) кото¬
рых оценивается в 10 млн лет, последо¬
вательности нуклеотидов в 5S рРНК ока¬
зались идентичными, хотя между видами
различия обнаружены не менее чем по
22 ферментам'. Но имеется сходство в
нуклеотидных последовательностях некото¬
рых участков рРНК и у таксономически
и эволюционно весьма далеких организмов.
Однако объем накапливающихся в резуль¬
тате мутаций изменений в нуклеотидном
составе рРНК достаточен для выявления
различий между организмами, начиная с са¬
мого низкого уровня — штаммов, видов
микроорганизмов — до семейств, порядковButler М. Н. el al.— J. Mol. Evol., 1981,
v. IB, № 1, р. 18.и других высших таксонов, включая
и царства.Теоретической основой использова¬
ния в систематике молекулярных харак¬
теристик служат следующие положения
молекулярной биологии: во-первых, ин¬
формационные макромолекулы можно
рассматривать в качестве молекулярных
хронометров, измеряющих не только эво¬
люционные взаимоотношения, но и эволю¬
ционные расстояния между организмами;
во-вторых, филогенетическая информация
«записана» в виде последовательностей
нуклеотидов в ДНК и РНК; в-третьих, после¬
довательность и число нуклеотидных за¬
мен в информационных молекулях отра¬
жают историю происхождения и развития
организмов'.Известно, что в рибосомах присут¬
ствуют три типа молекул РНК, отличаю¬
щихся по молекулярной массе и коэф¬
фициенту седиментации S (см. табл. 1).Естественно, что информационная
емкость крупных молекул больше, но их
труднее анализировать. Поэтому исследо¬
ватели выбрали в качестве основных
молекулы средней величины — 16S рРНК
и 185 рРНК, состоящие примерно из
1600 и 2500 нуклеотидов соответственно.Отметим, что ситуация с консерва¬
тивностью рибосомальных РНК выглядит
непросто: в их молекулах имеются сверх-
консервативные (полностью стабильные),
медленно изменяющиеся и вариабильные
участки. Консервативные участки сосредо¬
точены в так называемых «шпильках»,
представляющих собой двуспиральные уча¬
стки молекулы, образованные комплемен¬Белозерский А. Н, Молекулярная био¬
логия — новая ступень познания природы.
М., 1970; Zuckerkandl E.t Pauling L.—
J. Theor. Biol., 1965, v. 8, p. 357.
16В. И. Дудатарно связанными нуклеотидами, а вариа-
бильные — в «петлях» — однотяжевых
участках. Причины консервативности рРНК
и стабилизирующие механизмы неясны.
Поскольку расшифровка полной последова¬
тельности нуклеотидов в молекулах 16—
18S рРНК требует чрезвычайно больших
экспериментальных усилий, были разрабо¬
таны более простые и быстрые методы
неполного анализа — получение так назы¬
ваемых олигонуклеотидных карт (каталоги¬
зация олигонуклеотидов). Для этого 16S
рРНК с помощью специального фермен¬
та — рибонуклеазы Т| разрезают на уча¬
стки разной длины, которые затем анали¬
зируются. Олигонуклеотидная карта обыч¬
но состоит из 50—60 олигонуклеотидов,
включающих суммарно 500—600 нуклеоти¬
дов (т. е. около 30% от их общей
суммы в 1 6S рРНК). Отдельные блоки РНК
(сочетания нуклеотидов) — это своеоб¬
разные «слова», которые у одних орга¬
низмов встречаются, у других — отсутст¬
вуют.Затем рассчитывают коэффициент
сходства — SAB, характеризующий подобие
16S рРНК у сравниваемых организмов.
(Коэффициент получают путем деления
суммы нуклеотидных остатков, находящих¬
ся в общих для двух организмов олиго¬
нуклеотидах, на сумму нуклеотидных остат¬
ков, содержащихся во всех полученных
у двух сравниваемых организмов олиго¬
нуклеотидах.) Попарным анализом полу¬
чают коэффициент SAB. Зная значения
Sдв для ряда изучаемых объектов, можно
построить на их основе дендрограмму —
граф в виде дерева сходства.В 70-х годах группа сотрудников
Иллинойского университета (США), воз¬
главляемая специалистом по генетике
микроорганизмов К. Вузом, изучая первич¬
ную структуру 5S рРНК и 16S рРНК
некоторых видов бактерий, получила инте¬
ресные результаты. По совету известного
микробиолога Р. Вольфа дальнейшим объ¬
ектом своих исследований К. Вуз выбрал
метанобразующие бактерии.Первые же результаты эксперимен¬
тов по изучению 16S рРНК этих бактерий
оказались столь неожиданными, что, не до¬
жидаясь выхода статей в научных журна¬
лах, Вуз осенью 1977 г. известил о них
научную общественность через пресс-кон-
ференцию журналистов. Было установлено,
что метанобразующие бактерии резко от¬
личаются по составу и последователь¬
ности нуклеотидов в их 16S рРНК от
других обследованных организмов: по по¬
казателю S Ав они настолько же далекиот «обычных» бактерий, как и от эвкариот.
Если для самых далеких в таксономиче¬
ском отношении видов обычных бактерий
коэффициент SAB был не ниже 0,2 то
SАв, характеризующий сходство и различия
16S рРНК метаногенных и обычных бакте¬
рий, как правило, был в пределах 0,1 и ни¬
же. Сопоставив эти данные с уникальными
физиологическими, биохимическими свой¬
ствами и экологией метанобразующих
бактерий, Вуз пришел к выводу, что эта
группа микроорганизмов представляет со¬
бой третью ветвь эволюции, «третью фор¬
му жизни» и, наконец, третье («первич¬
ное»!) царство живых организмов в допол¬
нение к двум известным царствам — эвка-
риотам и прокариотам. По предложению
сотрудников лаборатории — J1. Магрум
и Д. Ненни — эта группа микробов была
названа архебактериями. По мнению авто¬
ров, метанобразующие бактерии филогене¬
тически являются столь же древними, как
и обычные бактерии (если не древнее).Так были открыты архебактерии. Да¬
лее события разворачивались с калейдо¬
скопической скоростью. Уже через год ста¬
ло известно, что к архебактериям отно¬
сятся кроме метанобразующих ряд других
физиологических групп прокариот. В иссле¬
дования третьего царства живых существ
включались все новые группы микробио¬
логов, биохимиков, молекулярных биоло¬
гов. В результате начали появляться новые
особенности физиологических и биохими¬
ческих свойств архебактерий. За 4 года
(1979—1983) были выделены и описаны1	7 новых родов, свыше 25 видов и семь
новых порядков этой необычной группы
микроорганизмов, т. е. число известных на
сегодня форм архебактерий возросло за
это время на 70%. Столь высокие темпы
описания новых форм микроорганизмов —
явление в микробиологии необычное, оз¬
начающее крупные изменения в фонде
знаний о многообразии мира микроорга¬
низмов.ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙАРХЕБАКТЕРИИ?В настоящее время царство архе¬
бактерий объединяет пять таксономиче¬
ских и физиологических групп микроорга¬
низмов, различающихся между собой как
фенотипическими свойствами, так и по со¬
ставу их 16S рРНК (см. табл. 2). Общий1	Woese С. R.( Fox G. Е.— Ргос. Nat. Acad.
Sci. U. S. А., 1977, v. 74, № 11, p. 5088.
Архебактерии — новое царство живых организмов17Таблица 2Группы архебактерииГруппы РодыГодоткрытияФизиологические особенностиМетанобра-зующиеMethanobacterium1936Methanococcus1936Methanosarcina1936Methanospirillum1974Methanogenium1979Methanomicrobium1979Methanobrevibacter1979Methanoplasma1981Methanolobus1982Methanoplanus1982Methanothermus1982AAethanotrix1982Methanococcoides1983Образуют метан из Н,+ С02, ацетата,
формиата, метанола, метиламинов.Строгие анаэробы.Облигатные и факультативные автотро-
фы и гетеротрофы. Мезо- и термофи¬
лы.Нейтрофилы (опт. pH ^7,0).Имеются галофильные виды.Аэробные	Окисляют элементарную серу, исполь-серные Sulfolobus	1972	ЭуЯ ее в качестве источника энергии.Факультативные автотрофы. Аэробы.
Термофилы (опт. t — 70—75 С). Ацидо-
филы (опт. pH ~ 1,0).Анаэробные Thermoproteus1981серныеDesulfurococcus1981Thermophilum1982Thermococcus1983Thermodiscus1983Pyrodiction1983Г алобакте-7Halococcus1935рииHalobacterium1957Бактерия квадратной формы*1980Haloarcula1983Восстанавливают элементарную серу
до Н>Строгие анаэробы. Облигатные и фа¬
культативные автотрофы, гетеротрофы.
Экстремальные термофилы (опт. t от 85
до 105 С). Ацидофилы и нейтрофилы.Экстремальные галофилы (опт. конц.
NaCI в среде — 20—30%).
Фототрофы.Аэробы.Термоаци- Thermoplasma
дофильные
«микоплаз¬
мы»Г етеротрофы.Термофилы (опт. t — 60 С).
Ацидофилы (опт. pH — 1 — 2).
Аэробы.*	Название для рода еще не предложено.фонд низших iiiKCOHO" насчитывает 25 ро¬
дов и около 40 видов. Судя по значе¬
ниям коэффициенте! SAB, относительные
эволюционные расстояния между группами
архебактерий примерно такие же, как и
для филогенетически далеких групп «обыч¬
ных» бактерий.Самая многочисленная по количеству
известных родов и видов — группа
метанобразующих бактерий. Ряд интерес¬
ных новых видов метанобразующих бакте¬
рий выделен в Институте микробиологии
АН СССР в лаборатории Г. А. Заварзина.Другую многочисленную группу
архебактерий, отнесенных к новому поряд¬
ку Thermoproteales, составляют серные
анаэробные бактерии, открытые всего два
года назад в лаборатории В. Циллига
(Институт биохимии Макса Планка, ФРГ).Уже более десяти лет известны
микробиологам термоацидофильные сер¬
ные аэробные бактерии (род Sulfolobus)
и микоплазмоподобные формы (род
Thermoplasma).Еще в 30-х годах нашего столетия
были выделены удивительные бактерии
18В. И. ДудеАРХЕБАНТЕРИИЭ У Б
Г раципинутыАНТЕфирмаР И Ину ты
миноплазмыО• ФоОО( • 0 с~~~>г	)оАЛАО<>С) оА £2К,т>-хшшяс		>>Основные морфологические типы клеток эубактерий
и архебактерий. Дла араебаитерий характерно мень¬
шее разнообразие и отсутствие сложны! клеточныж
форм.с красным пигментом — галобактерии,
живующие в рассолах при концентрации
соли в среде 12—20%. В настоящее
время известно 4 морфологические формы
и 4 рода этих бактерий.В ближайшие годы несомненно сле¬
дует ожидать дальнейшего описания новых
форм, расширения границ и таксономи¬
ческого объема этой группы микроорга¬
низмов.Чаще всего клетки обычных бактерий
представляют собой фигуры вращения —
шар, цилиндр, спираль, конус, шестилуче¬
вая звезда; но имеется множество форм
с нарушенной симметрией — ветвящиеся
клетки, мицелиальные ансамбли, трихом-
ные ползающие особи с «брюшно-спин¬
ной» дифференцировкой и т. д.Анализ общей морфологии, разме¬
ров клеток и их ассоциаций показывает,
что архебактерии по этим признакам
сходны с обычными бактериями. Разно¬
образие их морфотипов, хотя и значитель¬
ное, но все же уступает типичным бакте¬
риям. Характерно, что среди архебактерий
отсутствуют сложные многоклеточные фор¬
Архебактерии — новое царство живых организмов19мы — мицелиальные и трихомные, до-
вольно типичные для эубактерий (одной
из самых многочисленных групп бакте¬
рий, имеющих плотную клеточную стенку).Однако архебактерии «изобрели» два
необычных морфотипа клеток, не встре¬
чающиеся у обычных бактерий; они имеют
вид плоских квадратных пластинок и коро¬
бочковидных плоских клеток геометриче¬
ски разнообразной формы (наподобие
кусочков битого стекла).Тонкая внутренняя структура клеток
архебактерий принципиально не отличается
от таковой у обычных бактерий. Им свой¬
ственна типичная прокариотная организа¬
ция клеток: отсутствие окруженного мем¬
браной ядра, митотического веретена, мем¬
бранных органелл, характерных для эвка¬
риот,— митохондрий, лизосом, аппарата
Гольджи, эндоплазматического ретикулума
и т. д. Их хромосомная ДНК располо¬
жена непосредственно в цитоплазме и име¬
ет вид бактериального нуклеоида — элек¬
тронопрозрачной зоны, заполненной фиб¬
риллами ДНК. Поверхность цитоплазмати¬
ческой мембраны отделена от среды кле¬
точной стенкой; у одних видов — толстым
слоем, у других — тонким, структуриро¬
ванным. Лишь у одного организма — тер¬
моплазмы — клеточная стенка отсутствует.
Некоторые нитчатые формы помимо кле¬
точной стенки имеют еще чехол, располо¬
женный над клеточной сценкой и вклю¬
чающий в себя несколько клеток.Из запасных включений в клетках
архебактерий обнаружен лишь гликоген —
комплекс крахмалоподобного полисахари¬
да с белком — соединение, присущее
также обычным бактериям и эвкариотам.Несмотря на прокариотный принцип
организации клеток архебактерий, Вуз
с соавторами исключает эти микроорга¬
низмы из царства прокариот и выделяет
их в новое царство. Они считают, что
внешняя бактериальная морфология и даже
внутренняя структура клеток могут быть
обманчивыми, состав же клеточных струк¬
тур и макромолекул, «детали большинства,
если не всех молекулярных процессов,
у архебактерий существенно иные»5, чем
у обычных бактерий. Прежде всего, как
уже отмечалось выше, архебактерии значи¬
тельно отличаются от других организмов
по нуклеотидному составу рибосомаль-
ных (16S, 5S рРНК) и транспортных РНК.Другое важнейшее уникальное свой¬
ство архебактерий касается состава ихIbid., р. 5089.мембранных липидов. Оказалось, что в со¬
став этих липидоп входят особые дифи-
танильные и дибифитанильные глицероль-
ные эфиры. У некоторых видов они имеют
форму дибифитанил-глицерольных тет¬
раэфиров и образуют в этом случае
однослойную липидную мембрану. Но по
современным представлениям во всех био¬
логических мембранах липиды расположе¬
ны в виде бимолекулярного слоя. Этот
принцип у архебактерий нарушается, что
свидетельствует об особом положении этих
организмов среди прочих обитателей на¬
шей планеты. «Монослойные липидные
мембраны», очевидно, обладают повышен¬
ной жесткостью, что, по-видимому, позво¬
ляет жгутикам крепиться и функциониро¬
вать в клетках термоплазм, лишенных
клеточной стенки.Еще одно существенное отличие
архебактерий связано с составом их кле¬
точных стенок: они не умеют синтезиро¬
вать муреин, как это делают обычные
бактерии, и строят свои клеточные стенки
из других биополимеров — кислых полиса¬
харидов, белков или псевдомуреина, име¬
ющего некоторое сходство с муреином.
Псевдомуреин также относится к гликопеп¬
тидам, но отличается от муреина тем, что
вместо мурамовой кислоты в его поли¬
сахаридной цепи имеется талозаминуро-
новая кислота, а в пептидных мостиках
отсутствуют D-аминокислоты.Имеются также различия в составе
аппаратов трансляции и транскрипции.
Интересно, что состав рибосомальных бел¬
ков у архебактерий несколько иной, чем
у обычных бактерий. А фермент РНК-
полимераэа, осуществляющий процесс
транскрипции, у архебактерий имеет более
сложную структуру: в его состав входит
от 9 до 11 отдельных субъединиц
(у обычных же бактерий — 4—8 субъ¬
единиц).Для метанобразующих микроорга¬
низмов характерно наличие ферментов,
содержащих специфические кофакторы
(небелковая часть фермента), не встречаю¬
щиеся у других существ. Например,
коэнзим М (2-меркаптоэтанолсульфоновая
кислота), хромофорные факторы — F430
(никельсодержащий тетрапиррол) и F342
(структура еще не изучена).Архебактериям свойственны уникаль¬
ные физиологические признаки. Они «изоб¬
рели» новые типы метаболизма. Так, у гало-
бактерий обнаружен новый путь фотосин¬
теза, при котором кванты света поглоща¬
ются не хлорофиллом, а другим пиг¬
ментным белком — бактериородопсином.
20В. И. ДудаКлетки метаносарцины Methanosarcina vacuolata.
Вверху — в световом микроскопе (увел. 2,1 тыс.).
Внизу — ультратонкий срез клеток метаносарци¬
ны в электронном микроскопе (увел, в 30 тыс. раз).
КС — клеточная стенка, ЦПМ — цитоплазмати¬
ческая мембрана, ГП — газовые пузырьки, Р — рибо¬
сома, Г — включения гликогена, П — поперечная
перегородка.Палочковидные клетки галобактерий Halobacterium
halobium в поле зрения светового микроскопа. Свет¬
лые шаровидные включения в клетках — газовые
вакуоли. (Увел, в 2,5 тыс. раз)Клетки термоацидофильных архебактерий из рода
Sulfolobus, атакующие серу (крупные светлые грану¬
лы). Вверху — в световом микроскопе (увел,
в 2,7 тыс. раз). Внизу — в электронном микро¬
скопе (увел, в 25 тыс. раз).
Архебактерии — ноаое царство живых организмов21По отношению к кислороду и по типу
энергетического обмена архебактерии де¬
лятся на аэробов и очень строгих
анаэробов (погибающих даже а присутствии
следов кислорода).Различны также и типы питания
у архебактерий. Одни из них — автотрофы,
т. е. они способны синтезировать компо¬
ненты клеток из минеральных источников
углерода (углекислого газа), азота (солей
аммония) и серы (сульфидов натрия, желе¬
за или сероводорода). Другие — гетеро-
трофы — могут развиваться только за счет
готовых органических соединений.В зависимости от температурных
условий существования, архебактерии, так
же как и обычные бактерии, делятся
на две группы — мезофилов и термо¬
филов. Термофильные архебактерии — ре¬
кордисты среди всех живых существ,
растущих при высоких температурах. Так,
недавно выделенный иэ придонных горя¬
чих морских источников вид Pyrodictium
occultum предпочитает среду обитания, где
температура выше 100°С, а при 80°С он уже
не может расти.В самое последнее время обнаруже¬
ны бактерии, развивающиеся при темпе¬
ратуре 250—300°С (в среде под давлением
265 атмосфер). Они обитают на больших
глубинах (около 2500 м) на дне океана
в горячих сульфидных водах, выходящих
со дна в виде так называемых черных
гейзеров. Судя по имеющимся данным,
эти микроорганизмы также относятся к
архебактериям.Это открытие означает прорыв в но¬
вый неизведанный мир. В настоящее время
можно только догадываться о механиз¬
мах крайне высокой термоустойчивости
этих организмов и составляющих их мак¬
ромолекул — белков, липидов, нуклеино¬
вых кислот.Но обращает на себя внимание отсут-Палочковидные илетии новой термофильной метан-
образующей бактерии, выделенной ■ лаборатории
Г. А. Заварзина в Институте микробиологии АН СССР.
Сверху вниз:■	световом микроснопе (узел, в 1,5 тыс. раз);
в электронном микроскопе (увел, в 1$ тыс. раз).
Видна поперечная перегородка, разделяющая клет¬
ки и чехол, исчерченный параллельными светлыми
и темными полосами;ультратонкий срез клеток в электронном микро¬
скопе (увел, в 45 тыс. раз). Виден чехол |Ч|, а кото¬
рый заключены клетки. ЦПМ — цитоплазматическая
мембрана, Р — рибосомы, П — поперечная перего¬
родка;пустой чехол метанобразующей бактерии в элек¬
тронном микроскопе (увел, в 25 тыс. раз.) Видна
тонкая поперечная исчерченность чехла.
22В. И. Дудаствие среди архебактерий патогенных форм
(по отношению к растениям и животным),
а также форм — активных продуцентов
гидролитических ферментов. Слабая про-
теолитическая и амилолитическая актив¬
ность обнаружена лишь у некоторых пред¬
ставителей порядка Thermoproteales и рода
Halobacterium. Способность использовать
экзогенные органические вещества ограни¬
чена у них простыми низкомолекуляр¬
ными органическими кислотами, спиртами
и аминокислотами.Схематическое изображение различных типов про¬
кариотных клеток, внутренняя структура клеток
архебактерий принципиально не отличается от та¬
ковой у обычных бактерий. Обращает на себя вни¬
мание только строение и состаа клеточной стенки
ар1ебаитерий: замена муреина на псеадомуреин,
полисахариды или белки. Интересно, что состаа ри-
босомальных белкоа также несколько отличен.
М — муреин, Пм — псеадомуреин, ЦПМ — цито¬
плазматическая мембрана, ВМ — внешняя мембрана,
СС — слой глобулярных белковых или гликопротеи-
новых субъединиц, Мз — мезосомы, Пб — запасное
вещество (поли-8-гидроксибутират), Г — гликоген,
Р — рибосомы, ГВ - газовые вакуоли, П — пери¬
плазма.БЫЛ ЛИ МИР КОГДА-ТО
АРХЕБАКТЕРИАЛЬНЫМ?Создатели концепции третьего цар¬
ства относят архебактерии к наиболее
древним обитателям Земли. При этом от¬мечается, что в докембрии на Земле не
было свободного кислорода, о чем свиде¬
тельствует наличие в архейских отложениях
быстро окисляющихся соединений урана
и железа. Восстановительная обстановка,
присутствие в атмосфере СОг и Н2 соот¬
ветствовали условиям, которые требуются
для развития метанобраэующих бактерий.
Кроме того, в составе органических ве¬
ществ древнейших отложений (керогене)
найдены изопреноиды с простой эфирной
связью, сходные с полярными липидамиархебактерий. Все это говорит о том, что
метанобразующие бактерии можно рас¬
сматривать в качестве представителей
наиболее старых групп микроорганизмов.Однако в древних отложениях нахо¬
дятся липиды, характерные и для эубакте-
рий, например, пентациклические тритер-
пеноиды, заменяющие стероиды в бакте¬
риальных мембранах.С другой стороны, анаэробные архе¬
бактерии (как вторичные анаэробы) состав¬
ляют конечное звено в трофических це¬
почках анаэробной зоны биосферы и свя¬
заны в одной экосистеме с первичными
анаэробами и аэробами (эубактериями).
Как справедливо отмечал Г. А. Заварзин,
«нужно рассматривать последовательность
Архебактерии — новое царство живых организмов23экосистем, а не отдельных организмов или
физиологических групп»1’. Устойчивую
замкнутую трофическую цепочку и экоси¬
стему, состоящую только из архебакте-
рий, пока убедительно обосновать не уда¬
ется.Судя же по данным молекулярного
анализа 16S рРНК и анализа фенотипов,
эубактерии не менее древние организмы,
чем архебактерии.Неточны утверждения, встречаю¬
щиеся в литературе, о том, что экология
архебактерий исключительно экзотическая
и зоны их развития недоступны для обыч¬
ных бактерий. Как правило, в этих же зо¬
нах (например, в строго анаэробных усло¬
виях, при высокой температуре, вплоть
до 100 С, высокой кислотности среды
и т. д.) существуют и обычные бакте¬
рии; т. е. адаптация к этим условиям
осуществлялась у разных бактерий на раз¬
ной химической и филогенетической осно¬
ве (процесс конвергенции).В заключение можно отметить, что
особенности состава и последовательности
нуклеотидов в рибосомальных РНК, биохи¬
мического состава клеток, уникальные типы
метаболизма, из которых не могут быть
выведены другие или аналогичные типы
обмена обычных бактерий, убедительно
говорят об обособленности группы архе¬
бактерий, их особом эволюционном пути
и возможности выделения этих микроорга¬
низмов в таксон высокого ‘ранга.Для систематики очень важно, что
между молекулярными характеристиками
16S рРНК и группоспецифическими фено¬
типическими свойствами архебактерий об¬
наружена четкая корреляция.Однако для ряда других физиологи¬
ческих и таксономических групп прокариот
подобную корреляцию установить не уда¬
ется.ПРОБЛЕМЫ ТАКСОНОМИИ И ЭВО¬
ЛЮЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВОткрытие царства архебактерий при¬
вело к изменению общей картины биоло¬
гического мира и основных направлений
его эволюции. Был предложен ряд терми¬
нов, таких как первичное царство (иг-
kingdom), первичноядерные (urkaryotes),
архебактерии, прогеноты, новое толкова¬
ние термина эубактерий (истинные бакте¬рии), которые получили широкое распро¬
странение в научной литературе.Признание понятия архебактерии и
выделение их в отдельное царство авто¬
матически влечет за собой необходимость
введения нового названия для остальной
группы бактерий. Вуз с соавторами заим¬
ствовали с этой целью у микробиологов
термин «эубактерии» и учредили новое
царство Eubacteria. Поскольку термин
«эубактерии» трактовался в прежней лите¬
ратуре крайне расплывчато и противоре¬
чиво, наполнение его новым содержанием
кажется оправданным.Прогенотами Вуз с соавторами име¬
нуют гипотетические организмы — пред¬
шественников прокариот — с более про¬
стой организацией клеток и их генети¬
ческого аппарата.Что же касается статуса термина
«первичное царство», то он предложен
в качестве «филогенетического понятия»,
но часто используется и в таксономиче¬
ском смысле. Международный комитет по
систематической бактериологии пока не
одобрил предложенные новые таксономи¬
ческие категории и названия новых групп
микроорганизмов на уровне царств, поряд¬
ков и семейств.Положение архебактерий в системе
микроорганизмов и их связь с эубакте-
риями являются еще дискуссионными воп¬
росами. Авторы описания нового царства,
стремясь подчеркнуть обособленность
архебактерий, отмечают полное отсутствие
у них типично эубактериальных свойств.Между тем таковые имеются; часть
из них известна относительно давно, а
часть описана лишь в последнее время.Перечислим главные из них: бакте¬
риальный тип строения жгутиков, наличие
бактериофагов и плазмид, типичных для
бактерий, наличие ферредоксинов и газо¬
вых вакуолей, характерных для обычных
бактерий, эубактериальный тип организа¬
ции генов в хромосоме, кодирующих рибо-
сомальные белки.Все эти признаки говорят о родстве
архебактерий и эубактерий, поэтому логич¬
но было бы объединить царства Eubacteria
и Archaebacteria в пределах таксона Proca¬
ryote, придав ему статус наиболее высокого
ранга — доминиона (это название пред¬
ложено Р. Т. Муром7).11	Эдварэин Г. А. Фенотипическая систе¬
матика бактерий. М., 1974.7	Moore R. Т.— Тахоп, 1974, v. 23, № 4,
р. 650.
24В. И, ДудаОБЩИЙ ПРЕЛОЙ. 1 т¥| „Аитиномицеты- IНлостридииЗеленыесерные.ifcHTeggg.Грамполо-жигельныеПурпурныебантерииЦиамо-бантерииСпирохетыМетан-образующие^	1—	«=—Предиоаая эубантерияI Предновые |
I первичноядерные!ПредноваяархебантерияГлавные ветви прокариот. Сп*в построен* на основе
данньн о различи» в олнгонуклеотидном составе
16S — 18S рРНК про- и эакариотиы» организмов.
ПС — пурпурные серные бактерии, ПНС — пурпур¬
ные несерные бантерии |пе Г. Фоксу и др., 1910).МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ «ЛОВУШКИ»Цель биологов -—• таксоном истов,
эволюционистов — объяснить и системати¬
зировать бесконечное разнообразие форм
жизни, порожденных эволюцией. Очевидно,
что построение классификации на основа¬
нии какого-либо одного признака, является
односторонним подходом, неадекватно
характеризующим биологические объектыкак многокомпонентные системы особого
рода. Анализ данных об эволюции молекул
и преобразованиях на уровне организмов
свидетельствует о несовпадении скорости
и направленности этих процессов. Поэтому
классификации микроорганизмов, по¬
строенные на основе учета подобия их
16S рРНК, и классификации по комплексу
морфологических и физиолого-биохимиче-
ских свойств (так называемая фенотипи¬
ческая систематика) во многих случаях
не совпадают.Между различными молекулярными
«деревьями» также имеются противоре¬
чия: достаточно сравнить дендрограммы,
отражающие эволюцию 16—18S рРНК, фер-
редоксинов и цитохромов. Таким образом,
можно прийти к выводу, что филоге¬
Архебактерии — новое царство живьи организмов25нетическое дерево 16S рРНК в ряде случаев
отражает в основном лишь собственную
эволюцию. И здесь для систематиков
возникает методологическая ловушка —
попытка возвести в ранг высшего, иногда
даже единственного критерия, характе¬
ристику какой-либо одной молекулы.Ю. А. Овчинников справедливо под¬
верг критике встречающиеся иногда попыт¬
ки абсолютизировать знания, получаемые
на молекулярном уровне: «Молекула ДНК
и даже двойная спираль ДНК — это еще
.не жизнь, элементарной ячейкой жизни
является клетка»8.Примеры подобной абсолютизации
можно видеть в утверждениях К. Вуза и его
соавторов о том, что царство «уркариот
представлено цитоплазматическим компо¬
нентом, точнее, 18S рРНК» (не организма¬
ми, а молекулой!?) и что эволюция на
генотипическом УРовне независима от
фенотипа9.С этими утверждениями нельзя сог¬
ласиться, так как в настоящее время
хорошо известен принцип «канализации
развития», определенной направленности
мутаций у разных организмов. С другой
стороны, молекулы 16S или 18S рРНК
воспроизводятся и существуют в организ¬
ме, клетке и они (точнее, кодирующие
их гены) не могут быть полностью неза¬
висимы от внутриклеточных условий, факто¬
ров. Их эволюция ( т. е. изменение на
уровне первичной структуры) обусловле¬
на, по-видимому, прежде всего ошибками
в работе ДНК-полимераз. Функции этих
реплицирующих и репарирующих фермен¬
тов, очевидно, не могут не зависеть,
во-первых, от внутриклеточных условий и,
во-вторых, от физиологического состояния
клетки в целом: внутриклеточного уровня
pH, концентрации солей (галофилы), тем¬
пературы (термофилы), скорости размно¬
жения в природных условиях (олиготрофы,
евтрофы, сапрофиты, паразиты), радио¬
устойчивости и т. д. Убедительный пример
тому — нарушение изохроничности и
сверхбыстрая эволюция 16S рРНК у мико¬
плазм, митохондрий, термофильных видов
клостридий' и других групп прокариот.Вообще же возникновение различных
по составу и последовательности нуклеоти¬
дов типов 16S рибосомных РНК обусловле¬*	Усп. совр. биол., 1982, т. 94, вып. 6, с. 473.*	Stackebrandt Е., Woese С. R. The evo¬
lution of prokaryotes. Molecular and cellular
aspects of microbiol. evolution. Cambridge,
1981.но дивергенцией организмов (расщепле¬
нием популяций). Естественно, что если
бы существовал только один организм,
то имелась бы только одна форма этой
РНК. У всех развивающихся в настоящее
время па Земле организмов, таксономи¬
чески молодых и древних групп, име¬
ется, очевидно, 16S (18S) рРНК одинаково¬
го «возраста», унаследованная от общего
предка. Но за счет быстро эволюцио¬
нировавших генов, появления новых генов
и признаков создавалась основа для воз¬
никновения новых гено- и фенотипов, ди¬
вергенции популяций и тем самым канали¬
зации эволюции рРНК у разных организмов.Серьезное нарушение этой схемы
возможно в случае межродового переноса
генов рРНК на таксономические расстоя¬
ния, выходящие за пределы внутривидо¬
вых. Тем не менее экспериментальных
доказательств возможности переноса имен¬
но этих генов в настоящее время .нет.В заключение отметим, что откры¬
тие архебактерий как нового царства живых
существ создало или усилило ряд кризис¬
ных ситуаций в биологии — в проблеме
происхождения и эволюции жизни на Зем¬
ле, биологической систематике (ее прин¬
ципах и общей картине органического
мира), клеточной теории (вопрос о «клеточ-
ности» бактерий), представлениях о верх¬
них температурных границах устойчивости
организмов и биологических макромо¬
лекул.Однако кризисные явления — пред¬
вестники революционных изменений в
уровне познания, и эта ситуация особенно
характерна для современной быстро разви¬
вающейся биологии.Расширяющиеся исследования цар¬
ства архебактерий несомненно приведут
в ближайшее время к новым важным
открытиям в микробиологии, молекуляр¬
ной биологии и генетике.РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРАИмшенецкий А. А. НОВЫЕ ФОРМЫ МИКРО¬
ОРГАНИЗМОВ. — Природа, 1978, № 4, с. 42.Заварзин Г. А. ПРОСТРАНСТВО ЛОГИЧЕСКИХ
ВОЗМОЖНОСТЕЙ В МНОГООБРАЗИИ БАКТЕ¬
РИЙ И ИХ ФИЛОГЕНИЯ. — Природа, 1979, № 6,
с. 9.КРАТКИЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ БАКТЕРИЙ БЕРГИ. М.:
Мир, 1980.ARCHAEBACTERIА (труды международного сим¬
позиума). Stuttgart — New York, 1982.
26 История науки«Природа», 1984, N9 2«ПЕРИОДИЧЕСКОМУ ЗАКОНУ —
БУДУЩЕЕ НЕ ГРОЗИТ РАЗРУШЕНИЕМ...»К 150-летию со дня рождения Д. И. МенделееваДмитрий Иванович Менделеев вошел в историю науки
не только как великий русский химик, но и как ученый-энцикло-
педист, педагог, общественный деятель. Среди S00 его печат¬
ных трудов — фундаментальные работы по химии, химической
технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеороло¬
гии, сельскому хозяйству, жономике, народному просвещению.Д. И. Менделеев родился 27 января (8 февраля]
1834 г. в семье директора Тобольской гимназии; высшее обра¬
зование он получил на отделении естественных наук физико-
математического факультета Главного педагогического инсти¬
тута в Петербурге. В 1816 г. защитил в Петербургском универ¬
ситете магистерскую диссертацию. Находясь в 1859—1861 гг.
в научной командировке в Гейдельберге, где он работал в своей
небольшой домашней лаборатории и в лаборатории Р. Бунзена,
Д. И. Менделеев подружился с А. П. Бородиным, И. М. Сече¬
новым и другими учеными.Большой дружбой Д. И. Менделеев был связан и с семьей
Бекетовых: дочь Дмитрия Ивановича Любовь Дмитриевна стала
впоследствии женой внука Бекетовых великого поэта А. А. Блока.После защиты в 1865 г. докторской диссертации «О соеди¬
нении спирта с водой» Д. И. Менделеев был утвержден профес¬
сором Петербургского университета. В 1876 г. он был избран
членом-корреспондентом Петербургской Академии наук, одна¬
ко его кандидатура в академики в 1880 г. была отвергнута, что
вызвало резкий протест общественности в России и за рубежом.Во время проходивших в 1890 г. студенческих волнений
Д. И. Менделеев передал министру народного просвещения
петицию студенческой сходки с пожеланиями дать автономию
университету и отменить полицейские функции инспекции. Когда
петиция была ему возвращена, ученый ушел из университета.
В 1890—1895 гг. состоял консультантом Научно-технической лабо¬
ратории Морского министерства. С 1892 г. одновременно работал
ученым хранителем, а затем и директором Главной палаты мер
и весов, где и оставался до конца жизни.Учениками и последователями Д. И. Менделеева были
такие выдающиеся ученые, как А. А. Байков, В. И. Вернадский,
Г. Г. Густавсон, В. А. Кистяковский, В. Л. Комаров, Д. П. Конова¬
лов, Н. С. Курнаков, А. Л. Потылицын, К. А. Тимирязев, В. Е. Ти¬
щенко, И. Ф. Шредер и др. Все русские химики конца XIX —*
начала XX в. учились по его а Основам химии*.115 лет назад, 17 февраля |1 марта) 1869 г., было сделано
главное открытие Д. И. Менделеева — периодическая система
элементов, явившаяся своего рода путеводной картой при изу¬
чении неорганической химии и исследовательской работе в этой
области. Сбылись слова самого Д. И. Менделеева: «Периоди¬
ческому закону — будущее не грозит разрушением, а только
надстройки и развитие обещает». По богатству и смелости науч¬
ной мысли, оригинальности освещения материала, влиянию на
развитие и преподавание химии труд Д. И. Менделеева не имел
равного в мировой химической литературе. Этому событию —
попытке показать процесс создания периодического закона на
основе диалектики — посвящена статья известного исследователя
менделеевского наследия академика Б. М. Кедрова.В здании Ленинградского государственного университета,
в бывшей квартире Д. И. Менделеева находится основанный в
1911 г. Музей и научный архив ученого. Об истории его создания,
жспозиции, современном состоянии наследия рассказал безвре¬
менно скончавшийся ученый, бывший директор Музея с 1975 по
1980 г., доктор химических наук Роман Борисович Добротин
|1928—1980|.
27ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ
27.1 (В.М| 1834 — 20.1 (2.111 1907Фого 1904 г.
28 История науки«Природа», 1984, № 2Великий химик-диалектикАкадемик Б. М. КедровДиалектика пронизывала всю творче¬
скую деятельность великого русского уче¬
ного Дмитрия Ивановича Менделеева, и в
первую очередь его главное открытие —
периодический закон. Чтобы подтвердить
это, перенесемся мысленно в эпоху, пред¬
шествовавшую этому открытию.БАРЬЕР НА ПУТИ К ПОЗНАНИЮ ЗА¬
КОНАЧто же мешало открытию периоди¬
ческого закона? Ведь, по словам Менде¬
леева, почва для этого была подготовлена.
Можно сказать, неизвестная еще истина
находилась за запертой дверью и нужно
было найти ключ, чтобы отпереть эту дверь.
Другими словами, преодолеть какое-то
препятствие на пути к открытию истины.
Однако в чем конкретно состояло препят¬
ствие, никто не знал. Это всегда становится
известным и понятным только после того,
как открытие сделано.Так было и в данном случае. Препят¬
ствием на пути создания периодической си¬
стемы элементов и лежащего в ее основе
периодического закона была крепко укоре¬
нившаяся в сознании химиков привычка
строить системы элементов на основе фор¬
мальных принципов. В итоге неизменно по¬
лучались искусственные системы. Каковы
же были эти принципы? Они состояли в
резком обособлении тождества (сходства)
и различия (несходства) у классифицируе¬
мых предметов. В одну группу химических
элементов или в один класс включались
лишь качественно сходные между собой
элементы, и они резко обособлялись и
даже противопоставлялись всем остальным,
качественно отличным от них. В итоге со¬
ставлялись так называемые естественные
группы щелочных металлов, галоидов (га¬
логенов) и др.Внутри таких групп их члены различа¬
лись с количественной стороны, например
по величине их атомных весов (относитель¬ной атомной массы элементов). Группа га¬
лоидов (галогенов) выглядела так:F( 19) С 1(35,5) Вг(80) 1(127).Независимо от нее группа щелочных метал¬
лов была представлена так:Li(7) Na(23) К(39,1) Rb(85,4) Cs(133).Однако при таком подходе нельзя
было найти общую естественную систему,
охватывающую все без исключения элемен¬
ты как сходные между собой (внутри одной
группы), так и несходные (находящиеся в
разных группах). Самое большее, что уда¬
валось сделать, это соединять внешним об¬
разом разные группы, прикладывая их по¬
просту одну к другой.Д. И. Менделеев поставил перед со¬
бой задачу най'ти естественную систему
всех элементов, дабы положить ее в основу
читавшегося им курса химии в Петербург¬
ском университете. Но как это сделать?Он писал тогда свои знаменитые «Ос¬
новы химии». I часть закончилась изло¬
жением галоидов (галогенов), а И часть на¬
чалась с описания щелочных металлов. Но
чтобы двигаться дальше, настоятельно тре¬
бовалось найти общую систему всех эле¬
ментов, что и сделал Менделеев 1 7 февраля
(1 марта) 1869 г.Ключ к решению задачи найден. Уже
при описании галоидных (галогенных) со¬
лей щелочных металлов, начиная с обычной
поваренной соли (NaCI), Менделеев обра¬
тил внимание на то, что в этих солях сбли¬
жены и соединены самой природой по¬
лярно противоположные в химическом,
т. е. качественном, отношении элементы.
Но возникал вопрос: не могут ли быть эти
столь несходные между собой элементы
сближены друг с другом не только при¬
родой в их солях, но еще как-либо иначе,
по какому-либо общему фундаментально¬
му свойству?На обороте одного из документов,
датированного 17 февраля (по старому сти-
Великий химим-диалектик29лю) 1869 г., рукой Менделеева сделана
первая запись, с которой началось его ве¬
ликое открытие. Запись была короткой, все¬
го два символа: К и CI. Но за этим скры¬
валось сближение элементов по величине
их атомных весов: К (39,1), CI (35,5). Это
и был столь неожиданно найденный ключ
к искомой системе: сближать надо несход¬
ные элементы по близости значений их
атомных весов, т. е. по сходству этих весов.
Так и поступает Менделеев сразу же после
первой своей записи.Позднее (в 1871 г.) он писал: «Пере¬
ход от CI к К и т. п. также во многих от¬
ношениях будет соответствовать некоторо¬
му между ними сходству, хотя и нет в
периоде других столь близких по величине
атома элементов, которые качественно бы¬
ли бы между собою столь различны»1.То, что именно здесь действительно
содержался ключ ко всему открытию, тог¬
да же прекрасно понял сам Менделеев.
Свою первую статью о только что сделан¬
ном открытии он закончил словами:
«Цель моей статьи была бы совершенно
достигнута, если бы мне удалось обратить
внимание исследователей на те отношения
в величине атомного веса несходных
элементов, на которые, сколько мне извест¬
но, до сих пор не обращалось почти ни¬
какого внимания». Между тем именно «в за¬
дачах этого рода лежит разрешение одних
из наиболее важных вопросов нашей
науки»".Спустя два с половиной года в ито¬
говой статье о сделанном открытии Менде¬
леев писал: «Между несходными элемен¬
тами и не искали даже каких-либо точных
и простых соотношений в атомных весах,
а только этим путем и можно было узнать
правильное соотношение между измене¬
нием атомных весов и других свойств эле¬
ментов. Отрывочность добытых результа¬
тов делала их мало пригодными для теоре-''
тического прогресса химии, но в них, по
моему мнению, лежит залог важных успе¬
хов в химии для понимания поныне таин¬
ственной для нас природы элементов»1.А спустя 20 лет Менделеев вспоми¬
нал в своем «Фарадеевском чтении», что
периодическая система, или, как говорил ее
автор, «законность», «имела под собой к
60-м годам подготовленную почву и если
высказана с определенностью лишь к концу
60-х годов, то этому причину, по моемуМенделеев Д. И. Периодический
кон. Основные статьи. М., 1958, с. 121.‘ Там же, с. 31.1 Там же, с. 106—107.мнению, должно искать в том, что сравне¬
нию подвергали только элементы, сход-
ственные между собой. Однако мысль сли¬
чить все элементы по величине их атомного
веса до того была чужда общему созна¬
нию...»1Итак, препятствие познавательно-ме¬
тодологического характера к открытию пе¬
риодического закона состояло в том, что
применительно к химическим элементам
резко обособлялись и даже разрывались
две стороны их взаимоотношений, вы¬
раженных в двух категориях — сходства
и различия (несходства). Это стало тради¬
цией или привычкой мышления химиков,
мешавшей созданию общей системы эле¬
ментов. Менделеев же преодолел эту при¬
вычку, найдя способ сближения несходных
элементов.ДИАЛЕКТИКА ВЕЛИКОГО ОТКРЫТИЯДо сих пор речь шла о фактической
стороне сделанного Менделеевым откры¬
тия. Обратимся теперь к выяснению его
философско-методологической стороны.
С этой точки зрения, суть существовавшего
ранее барьера на пути к открытию закона
заключалась в метафизическом разрыве
противоположностей сходства и несходства
у элементов, что соответствовало общей
формально-логической концепции, разры¬
вавшей категории тождества и разли¬
чия: тождественное (сходное) не может
быть в то же время и различным (не¬
сходственным), а различное — тождествен¬
ным. Это была концепция абстрактного
тождества, свойственная всякой метафизи¬
ке. Задача ставилась и решалась в плоско¬
сти формулы «либо — либо»: либо одно
тождество, либо одно различие.Менделеев сумел преодолеть эту
метафизику, опиравшуюся на формальную
логику. Формуле «либо — либо» он факти¬
чески противопоставил формулу диалекти¬
ки «и — и»: вещи одновременно и сходны
между собой и различны, а потому их тож¬
дество носит не абстрактный, односторон¬
ний характер, а конкретный, внутренне про¬
тиворечивый, т. е. диалектический. Другими
словами, здесь имеет место единство про¬
тивоположностей сходства и несходства,
тождества и различия. А единство противо¬
положностей в общем случае как раз и
составляет самое ядро диалектики, как это
показал В. И. Ленин.Там же,21 2—213.
30Б. М. КедровМожно сказать, что самое понятие
конкретного тождества означает призна¬
ние, что тождество включает в себя раз¬
личие, что различие возникает и существует
внутри тождества, в самом тождестве.
И наоборот: внутри различия (несходства)
обнаруживается тождество (сходство), так
что обе противоположности — тождество
и различие, сходство и несходство — в
сущности неразрывны, неотделимы одна от
другой.Именно это и обнаружил Менделеев,
именно это ядро диалектики (в его кон¬
кретном выражении) он и принял за мето¬
дологический ключ при решении вставшей
перед ним задачи.В самом деле, что скрывалось у него
за исходным сопоставлением, составившим
первую же запись, положившую начало
всему открытию: К (39,1), CI (35,5)? Скрыва¬
лось то, что внутри качественно полярного
различия между К и CI, их полнейшего
химического несходства, содержится бли¬
зость, сходство по величине их атомных ве¬
сов: 39,1 и 35,5, в чем как раз и воплощено
их конкретное тождество.И наоборот: в этом их тождестве
(сходстве) по атомным весам содержится
глубочайшее различие, что как раз и дает
возможность образовать на этой основе
всю периодическую систему, охватываю¬
щую все элементы.Короче говоря, диалектика дала Мен¬
делееву возможность решить стоявшую
перед ним задачу. В данном случае не¬
важно, что сам он не прибегал к специально
диалектической терминологии. Важно то,
что весь ход его творческой мысли шел
фактически с самого же начала открытия,
с первой же записи строго диалектиче¬
ским путем.Еще в одном отношении уже в самом
начале выступило ядро диалектики. В осно¬
ву начавшей строиться общей системы
элементов, в качестве ее стержня легло
сближение полярно противоположных
групп галоидов (галогенов) и щелочных ме¬
таллов, в которых выявляются в наиболее
резком противопоставлении неметалличе¬
ские («металлоидные») и металлические
свойства элементов. Получилось как бы
раздвоение единого (взаимосвязи двух ря¬
дов элементов):Li (7) Na (23) К (39,1) Rb (85,6) Cs (133)
F (19) Cl (35,5) Br (80) 1(126)
разность 4	3,6 5,6	7составляют везде несколько атомных еди¬
ниц и возрастают по мере возрастания
атомных весов самих элементов.Такая же картина обнаруживается в
общем и при дальнейшем присоединении
снизу (к группе галогенов) сначала группы
кислорода О (16), S (32) и др.; под ней —
группы азота N (14), Р (31) и др., далее —
группы углерода С (12), Si (28) и т. д. То
же при постановке над щелочными метал¬
лами группы щелочно-земельных метал¬
лов — Са (40) над К (39,1) и т. д.В итоге обнаружилось, что последова¬
тельные количественные изменения атом¬
ного веса элементов позволяют перехо¬
дить от одного химического элемента к
другому, качественно от него отличному,
например, от Са (40) и К (39,1), далее к
CI (35,5), затем к S (32), к Р (31), Si (28)
и т. д. В самом ходе возникновения
строящейся системы элементов вслед за
единством противоположностей начинал
действовать и вытекающий отсюда закон
перехода количества в качество как закон
диалектики. Именно опираясь на этот за¬
кон, Менделеев с самого начала сумел
обнаружить пробелы или пустующие места
в строящейся системе (белые пятна в ней).
И он тогда же догадался, что эти места
должны будут занять еще неизвестные,
неоткрытые элементы. Так он составил
столбец: С (1 2), Si (28), Ti (50), х (70), Zr (90),
Sn (118), где буквой х обозначался не¬
открытый еще металл (будущий германий).Когда же постройка системы была
доведена до конца, выяснилось, что перио¬
дически, через определенное число эле¬
ментов наблюдается возврат к вошедшему
уже ранее качественно определенному
элементу с последующим повторением в
том же порядке представителей других
групп. Это означало, что в действие всту¬
пало отрицание отрицания как закон ди¬
алектики, обусловливая то, что вся система
приобретала спиралевидный характер.
«Сплошность рядов,— отмечал Менделеев
о месте соприкосновения К с СI,— здесь
всего легче и разорвать» ’. В итоге система
элементов приобретает современный вид.
По поводу того, что система получается
спиральной, сказано у Менделеева и в его
первой статье, и в итоговой.Так, последовательно, один за другим
вступали в действие основные законы ди¬
алектики — за ядром диалектики следовал
переход количества в качество, а затем от¬
рицание отрицания. Можно сказать так:Как видим, здесь разности атомных весов
у попарно сближенных членов двух группТам же, с. 121
Великий химик ^диалектик31с самого начала стал действовать стимул
движения менделеевской мысли (единство
противоположностей), затем начал раскры¬
ваться внутренний механизм взаимосвязи
элементов (переход количества в качество)и,	наконец, выявился итоговый результат
в виде пройденной менделеевской мыслью
всей траектории ее движения (отрицание
отрицания).Сам Менделеев, отвечая на вопрос,
как был открыт периодический закон, пи¬
сал: «Вот и стал я подбирать... сходные
элементы и близкие атомные веса, что
быстро и привело к тому заключению, что
свойства элементов стоят в периодической
зависимости от их атомного веса, причем,
сомневаясь во многих неясностях, я ни на
минуту не сомневался в общности сделан¬
ного вывода, так что случайности допустить
было невозможно»1’.Менделеев работал над своим откры¬
тием около трех лет. Этот процесс нашел
свое отражение и в названиях, которые
давались созданной системе элементов:
сначала, в момент открытия, она была на¬
звана «опытом» (1869 г.); затем, в конце
1870 г., она получила название «естествен¬
ная система элементов»; наконец, в 1871 г.
она была названа окончательно «периоди¬
ческой».Но есть и другой аспект сделанного
открытия. Он опирается на диалектику об¬
щего и отдельного и, шире,) единичного,
особенного и всеобщего. Диалектика учит,
что познание движется как восхождение от
единичного к особенному и от особен¬
ного к всеобщему. Говоря конкретнее, оно
начинается с эмпирического установления
отдельных фактов (единичное), затем начи¬
нает их группировать по их особенным
признакам, например, учитывая момент
тождества и различия между ними (под¬
нимаясь к особенному). Наконец, оно на¬
ходит всеобщую связь между найденны¬
ми уже особенными группами и поднимает¬
ся до открытия закона как момента все¬
общего.Именно так развивалась вся многове¬
ковая история познания химических эле¬
ментов: с древности и до середины XVII I в.
они открывались как одиночные вещи в
природе. Затем, до 1869 г., элементы стали
открываться целыми группами или семей¬
ствами. После 1869 г. их открытие в при¬
роде, а затем и искусственное синтези¬
рование элементов стало осуществляться на
основе общего периодического закона, ле¬жащего в основе их общей системы (все¬
общего).Самый ход открытия этого закона
Менделеевым шел в том же диалектиче¬
ском порядке: сначала были сопоставлены
по близости атомного веса два отдельных
элемента К и CI (единичное). Дальше, ка¬
залось бы, открывался путь прямо к закону
(всеобщему). Для этого требовалось про¬
должать в начатом порядке приставлять с
обеих сторон этой пары ближайшие к их
атомным весам элементы, скажем, рядом
с CI (35,5) поставить S (32), к ней приста¬
вить — Р (31), к нему — Si (28), затем
AI (27,3), Mg (24), Na (23) и т. д. вплоть до
Н (1,008). А с другой стороны, в порядке
возрастания атомного веса к К (39,1) при¬
ставлять Са (40), затем Ti (50), V (51), Сг (52),
Мп (55), Fe (56) и т. д. вплоть до тяжелых
элементов.Сам Менделеев в своей первой статье
дал повод именно к такому мнению. Он
писал, что в порядке первой пробы он
«отобрал тела с наименьшим атомным ве¬
сом и расположил их по порядку величи¬
ны их атомного веса» .Эти слова автора открытия дали повод
утверждать химикам и историкам химии,
что периодический закон был открыт путем
непосредственного перехода от отдельных
элементов сразу же к составлению их об¬
щего ряда по величине их атомных весов,
следовательно, в порядке прямого перехо¬
да от единичного ко всеобщему.Но на деле, как показывают все сохра¬
нившиеся наброски строящейся системы
элементов, менделеевская мысль двигалась
от единичного сопоставления К (39,1) с
CI (35,5) к последовательному сближению
элементов, начиная с щелочных металлов и
галогенов. Это происходило путем присое¬
динения к ним одной группы за другой.
Другими словами, у самого Менделеева от¬
крытие периодического закона (всеобщего)
произошло в процессе восхождения от осо¬
бенного (групп элементов) к всеобщему,
т. е. через особенное и только через осо¬
бенное.Когда же открытие было сделано, по-
новому встал вопрос о соотношении между
отдельным элементом, охваченным перио¬
дической системой, и самой этой системой
как общим, как законом. Диалектика учит,
что отдельное и общее суть нераздельные
противоположности, что общее нельзя
познать иначе, чем через отдельное, а от¬
дельное существует только в той связи,Там же, с. 326.Там же, с. 18
32Б. М. Кедровкоторая ведет к общему. Словом, отдель¬
ное и общее суть единство противополож¬
ностей, в котором воплощено ядро диалек¬
тики.Это положение Менделеев выразил
так, что отдельный элемент получает свое
определение через место, которое он за¬
нимает в общей периодической системе,
что отдельное определяется через свое ме¬
сто в общем. «Каждый элемент по перио¬
дической системе,— говорится в «Основах
химии»,— имеет место, определяемое
группою (означаем римскою цифрою) и ря¬
дом (цифра арабская), в которых находится.
Они указывают ... главные количественные
и качественные признаки элемента»'. Важно
отметить, что и величина атомного веса
элемента также полностью определяется
его местом в общей системе всех элемен¬
тов.Итак, место элемента в системе стано¬
вится с этих пор определяющим признаком
элемента и такое его определение с пол¬
ным правом именуется менделеевским. По¬
нятие «место в системе» отнюдь не носит
графического и вообще геометрического
характера. Оно выражает собой совокуп¬
ность всех связей и отношений элемента,
стоящего на этом месте, с его соседями
справа и слева (по горизонтали), сверху
и снизу (по вертикали), по обеим диагона¬
лям, а через своих соседей со всеми осталь¬
ными элементами вообще. Поэтому даже
по пустующему месту в системе Менделеев
мог совершенно точно — наперед — пред¬
сказывать главнейшие физические и хими¬
ческие свойства неоткрытого еще элемента,
который со временем должен был занять
данное место. В такой прогностической воз¬
можности, заложенной в периодической си¬
стеме элементов, проявилась величайшая
сила диалектики, которой фактически опе¬
рировал Менделеев.ДИАЛЕКТИКА МЕНДЕЛЕЕВСКОГО
ЗАКОНА ЖИВЕТ И ДЕЙСТВУЕТУже после смерти Д. И. Менделеева
выявилось следующее. Считалось, что атом¬
ный вес является однозначным признаком
элемента. Иначе говоря, все атомы одного
и того же элемента совершенно одинаковы
между собой (тождественны) и обладают
одинаковыми массами. Значит, во времена
Менделеева действовал принцип абстракт¬
ного тождества.* Там же, с, 293.В 1913 г., однако, были сделаны три
открытия, прямо связанные с понятием
«место элемента в системе», уточнившие
и углубившие это понятие. Перечислим их.Во-первых, Г. Мозли открыл порядко¬
вое число, указывающее порядковый но¬
мер места элемента в системе. Это число
он вывел непосредственно из эксперимен¬
тальных данных, касающихся характеристи¬
ческих рентгеновских спектров элементов.
В результате место в системе получило
однозначную физическую индексикацию.Во-вторых, было выяснено, что поряд¬
ковое число элемента совпадает по своему
значению с положительным зарядом атом¬
ных ядер у всех атомов данного элемента.
Иначе говоря, заряд атомного ядра — это
то, в чем все атомы одного и того же
элемента тождественны между собой.Наконец, в-третьих, Ф. Содди ввел по¬
нятие «изотопы» (одинаковоместные) для
обозначения разновидностей атомов, ко¬
торые, принадлежа к одному и тому же
элементу, обладают различными массами
атомов. Так, наряду с признаком ядра и в
единстве с ним (т. е. с моментом тожде¬
ства атомов одного и того же элемента),
раскрылся признак массы его атомов (вы¬
ражающий момент различия у этих же са¬
мых атомов).В итоге и здесь вместо прежнего аб¬
страктного тождества выступило конкрет¬
ное тождество, включающее в себя раз¬
личие. Заряд атомного ядра (тождество)
выступает как признак вида (элемента),
а масса атома (различие) как признак разно¬
видности (изотопа). В этом отношении меж¬
ду видовым признаком и признаком разно¬
видности заключена глубочайшая диалек¬
тика, открывающая двери для химии и фи¬
зики в область эволюционного учения при¬
менительно к химическим элементам.Вспомним, как стоит вопрос в биоло¬
гии, в дарвиновской теории. Возникнове¬
ние новых видов здесь прямо связывается
с развитием разновидностей. Разновид¬
ность есть зачинающийся вид, а вид есть
развившаяся разновидность. Так обстоит
дело в живой природе. И точно так же,
в принципе, в неживой, как это показы¬
вает менделеевская периодическая система
в ее современном понимании. Это под¬
твердило великое открытие, сделанное су¬
пругами Жолио-Кюри. Речь идет об откры¬
тии искусственной радиоактивности легких
элементов.Возьмем, например, бор. Его устойчи¬
вый изотоп 11 В.-, содержит в атомном ядре
5 протонов и 6 нейтронов. Их сумма состав¬
ляет признак разновидности. Если число
Великий химик-диалектик33нейтронов повысится на единицу, т. е. если
признак разновидности достигнет двенад¬
цати, ядро бора ’В:, становится неустойчи¬
вым, радиоактивным, выбрасывает один
электрон вместе с антинейтрино и превра¬
щается в стабильное ядро соседнего с бо¬
ром по периодической системе углерода
'Ch. Дальнейшее возрастание на единицу
массы ядра углеродного атома не нарушает
его стабильности. Но прибавление еще од¬
ного нейтрона к ядру 11 Си приводит снова
к образованию неустойчивого радиоактив¬
ного изотопа 1 'Cfi, который повторяет то же,
что мы видели у нестабильного изотопа
бора: выбрасывается новый электрон с ан¬
тинейтрино. В итоге образуется стабильный
изотоп азота nN7. И так повторяется и
дальше при возрастании массы ядра атома,
т. е. признака разновидности: неустойчивый
радиоактивный изотоп азота |ЬЫ7 превра¬
щается тем же путем в устойчивый изотоп
кислорода "'Ов, затем радиоактивный изо¬
топ кислорода i jOh переходит в единствен¬
ный устойчивый изотоп фтора 1 и т. д.Процесс может идти и в обратном на¬
правлении путем убавления каждый раз
числа нейтронов на единицу с образова¬нием соответствующих нестабильных ра¬
диоактивных изотопов. Но на этот раз их
ядро выбрасывает позитроны вместе с
нейтрино.Как видим, и здесь развитие разно¬
видностей элемента (увеличение или умень¬
шение массы изотопа) влечет за собою на
известной ступени этого развития измене¬
ние видового признака (заряда ядра ато¬
мов элемента). Поэтому и здесь можно
сказать, как и в биологии, что разновид¬
ность (изотоп) есть зачинающийся вид (эле¬
мент), а вид есть развившаяся разновид¬
ность.Так, диалектика, заложенная в основу
великого открытия, сделанного Д. И. Мен¬
делеевым, продолжает все глубже прони¬
кать в самые оснЬвы современного уче¬
ния о химических элементах и их периоди¬
ческом законе. Можно сказать в заключе¬
ние, что открытие, .сделанное Менде¬
леевым, и весь его ход от начала до конца
пронизан диалектикой. По сути дела, Мен¬
делеев доказал, что диалектика составляет
животворный стержень научного творче¬
ства.Музей Д. И. Менделеева
при Ленинградском университетеР. Б. Добротин,доктор химических наукЛенинградО многих выдающихся деятелях науки
и культуры говорят, что они создавали свою
жизнь, как произведение искусства. Эта
идея (высказанная, в частности, Эйнштей¬
ном при описании жизни Лоренца) позво¬
ляет понять многие особенности личности
выдающихся ученых прошлого и наших со¬
временников. Одним из проявлений такого
«творческого автобиографизма» можно
считать стремление к сохранению и систе¬
матизации различных материалов — пере¬
писки, дневников, черновиков неокончен¬
ных работ, приборов, предметов быта и т. п.Такая особенность в высшей степени
была характерна для Д. И. Менделеева.
Недаром ученый как-то обмолвился: «Тот,
кто будет писать мою биографию, скажет
мне спасибо».Таким образом, без всякого преуве¬
личения можно сказать, что формирова¬ние фондов мемориального музея
Д. И. Менделеева началось еще при его
жизни. Библиотека, коллекция писем, со¬
бранных в большие альбомы, огромное со¬
брание репродукций с картин и подлин¬
ные произведения искусства, ряд личных
вещей — все это тщательно системати¬
зировалось им самим особенно в послед¬
ние годы жизни. Видимо, не случайно так¬
же, что один из ближайших сотрудников
Менделеева — Федор Иванович Блюм-
бах — изготовил серию фотографий каби¬
нета ученого,.который в конце жизни Мен¬
делеева помещался на верхнем этаже зда¬
ния для служащих в Главной палате мер
и весов в Петербурге (ныне Московский
проспект, 19). Фотографии Блюмбаха, не¬
сомненно сделанные с целью увековечить
обстановку, в которой работал великий уче¬
ный, позволили с большой точностью уста-2 «Природа» 2
34Р. Б. ДобротинРабочий стол с письменными принадлежностями и
последними рукописями Д. И. Менделеева. Над
столом — рама с фотографиями его детей: Влади*
мира, Ивана, Василия, Ольги, Марин; слева — фото
Любови Дмитриевны Менделеевой, дочери ученого,
с ее будущим мужем — поэтом А. А. Блоком.ноги. ь не только расположение отдельных
деталей кабинета, но и размещение на
книжных полках некоторых крупных изда¬
ний (комплекты журналов, энциклопедий,
справочников), а также точно определить
места, на которых помещались картины,
репродукции и портреты на стенах каби¬
нета.Все это создало реальные условия
для организации музея сразу же после
смерти Менделеева. Однако осуществле¬
ние этой идеи встретило ряд трудностей,
связанных прежде всего с выбором места
и недостатком средств. Эти трудности были
преодолены благодаря активной помощи
многих выдающихся химиков лишь в 1911 г.
В конце этого года в трех комнатах ниж¬него этажа главного здания Университета —
здания «Двенадцати коллегий» — на Неве,
где с 1866 по 1890 г. жил Менделеев,
наконец, был открыт его мемориальный
музей. С этих пор он стал центром про¬
паганды и изучения научного наследия ве¬
ликого ученого.Основатели музея, среди которых
были ближайшие ученики и сотрудники
Менделеева — Д. П. Коновалов, Л. А. Чу-
гаев, В. Е. Тищенко, А. Е. Фаворский и др.,
много сил и внимания уделяли описанию
и систематизации материала. Особенно ин¬
тенсивно эта работа началась в после¬
октябрьский период, когда Т. В. Волковой
и Э. X. Фрицманом были опубликованы
многие архивные материалы музея. В част¬
ности, в 1938 г. в «Литературном наслед¬
стве» появился уникальный аннотированный
список сочинений Менделеева, составлен¬
ный им самим, и вышел первый том его
оиографии, подготовленный на основе де¬
тального изучения архивных материалов.Великая Отечественная война лишь
ненадолго прервала работу музея. Сразу
Музой Д. И. Менделеева при Ленинградском университете35Часть библиотеки Д. И, Мен,же по возвращении из эвакуации младшая
дочь ученого — Мария Дмитриевна Мен¬
делеева-Кузьмина (1886—1952), ставшая в
последние предвоенные годы хранителем
музея, приступила к систематизации и опи¬
санию архива и библиотеки. Эта работа
проводилась ею совместно с историком-
архивистом Т. С, Кудрявцевой.Планомерный разбор материалов му¬
зея позволил обнаружить ряд неизвестных
ранее важных документов, среди которых
особое место занимают рукописи, относя¬
щиеся к первому этапу разработки Мен¬
делеевым периодического закона. Рукопи¬
си эти привлекли внимание научной обще¬
ственности; их расшифровкой и коммен¬
тированием занимался Б. М. Кедров, опуб-
2*ликовавший в 1959 г. работу «Философ¬
ский анализ первых трудов Д. И. Менде¬
леева о периодическом законе».Б. М. Кедров не только оценил зна¬
чимость ранее неизвестных материалов и
ввел их в научный обиход, но и на основе
этих материалов пересмотрел всю историю
открытия и последующего развития Менде¬
леевым периодического закона вплоть до
последних лет жизни ученого. Труды
Б. М. Кедрова, получившие отражение в
многочисленных публикациях и книгах, вли¬
ли новую жизнь в разработку научного
наследия Менделеева в целом, что, в свою
очередь, отразилось на судьбе мемориаль¬
ного музея.В начале 50-х годов музей Менде¬
леева был преобразован и расширен. Ему
были дополнительно предоставлены ряд
помещений, относившихся ранее к квартире
Менделеева и его лаборатории. Музею бы¬
ла также возвращена комната, в которой
помещался рабочий кабинет ученого в быт¬
ность его профессором Петербургского
университета, удобно был размещен архив.
36Р. Б. ДобротинПод руководством профессора
А. В. Сторонкина началась интенсивная ра¬
бота по организации новой экспозиции.
В работе приняли участие Б. М. Кедров,С.	А. Шукарев, сотрудники мудея А. А. Еки-
мов, Т. С. Кудрявцева, А. И. Дубравин,
И. Н. Филимонова и др. Уже в 1956 г.
музей был открыт. Экспозиция размеща¬
лась в 7 залах и представляла все основ¬
ные направления деятельности Менде¬
леева. Кроме материалов по истории от¬
крытия периодического закона, большое
внимание было уделено трудам Менде¬
леева в других отраслях химии, промыш¬
ленности, сельского хозяйства. Обстановка
кабинета была воспроизведена по упомя¬
нутым фотографиям Блюмбаха на основе
имеющихся вещей. На стеллажах и в шка¬
фах были расставлены книги из библиотеки
ученого. В центре мемориального кабине¬
та — письменный стол с вещами, кото¬
рыми пользовался ученый во время работы:
перо, очки, пресс-папье, линейки. На раме,
укрепленной перед столом,— фотографии
детей: Владимира, Ольги, Любови (с му¬
жем, поэтом А. Блоком), Ивана, Василия и
Марии.Среди других вещей мемориального
кабинета обращает на себя внимание фото¬
аппарат на высоком массивном штативе,
служивший для съемок в стационарных ус¬
ловиях, в частности, вероятно, и для ре¬
продуцирования картин, небольшие дере¬
вянные и картонные столики, склеенные са¬
мим Менделеевым, и его посмертная мас¬
ка, выполненная скульптором А. М. Бекле¬
мишевым.На стенах кабинета много портретов,
фотографий и гравюр, среди которых осо¬
бенно большой интерес представляют
портреты выдающихся ученых, деятелей
культуры и искусства. Здесь классики ми¬
ровой химической науки — Бойль, Ла¬
вуазье, Либих, Жерар, Грэм, Митчерлих,
Бертло, Бутлеров, выдающиеся физики и
астрономы — Коперник, Галилей, Ньютон,
Торричелли, Кеплер, Дьюар. Философов
представляют Дидро и Декарт, писате¬
лей — Пушкин, Лермонтов, Данте, Шекс¬
пир, композиторов — Глинка и Бетховен.
Почетное место занимают портреты Петра
Великого и Суворова.Среди картин выделяются этюд
И. И. Шишкина «На севере диком», с изо¬
бражением высоко стоящей на утесе сосны
зимней ночью, и итальянский этюд
А. А. Иванова с неаполитанским пейза¬
жем.В кабинете Менделеева хранятся
большие альбомы с репродукциями, пей¬зажами, портретами. Коллекционирование
репродукций и картин было любимым за¬
нятием ученого. Он мечтал собрать такой
материал, в котором была бы отражена
история изобразительных искусств всех вре¬
мен и народов. В коллекции Менделеева
было 25 альбомов, не считая тех, которые
он составлял во время путешествий. Все
было тщательно систематизировано, к каж¬
дой репродукции сделана аннотация.В кабинете размещается лишь часть
большого книжного собрания ученого, в
целом насчитывающего около 20 ООО еди¬
ниц хранения (остальная часть размещена
в помещении архива). Это своеобразная,
по выражению Менделеева, «грандиозная
энциклопедия знаний». На корешке каж¬
дой книги проставлен номер. Тома, как
правило, переплетены в однообразные пе¬
реплеты красно-коричневых тонов, люби¬
мых Менделеевым. Под одной крышкой
зачастую сплетено несколько небольших
брошюр, оттисков статей или рукописей,
лабораторных тетрадей или литографиро¬
ванных курсов лекций. Кроме краткого опи¬
сания содержания, на корешок такой книги
(конволюты) вынесены инициалы «Д. М.»
и дата приобретения тома или дата его
переплетения.О библиотеке Менделеева много пи¬
салось. Это действительно уникальное со¬
брание, дошедшее до нас в сравнительно
хорошей сохранности. Здесь книги, куп¬
ленные или подаренные Менделееву в те¬
чение всей жизни. Это своего рода ле¬
топись его увлечений, интересов, культур¬
ных связей. Разумеется, больше всего в
библиотеке Менделеева книг, брошюр и
оттисков научного содержания. На их стра¬
ницах сохранились пометы ученого1.Существенное место в библиотеке
Менделеева занимают социально-эконо¬
мические и философские труды. Здесь не
только литература общего характера, в том
числе произведения Маркса и Энгельса,
но и статистические таблицы переписей на¬
селения, нелегальная литература, издавав¬
шаяся за границей.Художественная литература, по су¬
ществу, отражает все основные направле¬
ния русской и зарубежной беллетристики
прошлого столетия: Пушкин, Лермонтов,
Гоголь, Толстой, Салтыков-Щедрин, Шил¬
лер, Данте. Список можно было бы про¬
должить. И это не считая научно-фанта¬1	См.: Добротин Р. Б., Карпило Н. Г.
Д. И. Менделеев о Л. Н. Толстом,— Природа,
1978, № 9, с. 11.
Музей Д. И. Менделееве при Ленинградском университете37стической или приключенческой литерату¬
ры, представленной сочинениями Дюма,
Майн-Рида, Жюль-Верна, Купера, Эмара.
Научная фантастика иногда оказывается
вплетенной в тома-конволюты вместе с
научной литературой и оттисками статей,
свидетельствуя, что Менделеев придавал
этому жанру большое и серьезное значение.В залах музея размещена экспози¬
ция, посвященная разным этапам жизни и
деятельности ученого, начиная с детства,
проведенного в Тобольске, учебы в Главном
педагогическом институте в Петербурге и
до последней работы в Палате мер и весов.Знакомясь с экспозицией, можно про¬
следить последовательность и логику твор¬
чества ученого, стремление охватить воз¬
можно более широкий круг вопросов. Мен¬
делеев начал научную работу очень рано,
еще в стенах Педагогического института,
как естествоиспытатель широкого профиля.
Его. студенческие работы, сделанные на
высоком уровне, посвящены биологии и
минералогии. Эти две отрасли естество¬
знания, как кажется, в одинаковой степени
интересовали молодого Менделеева. В экс¬
позиции хранится гербарий, собранный сту¬
дентом Менделеевым в 1854—1855 гг., конс¬
пекты лекций его учителей (хранившиеся
всю жизнь), образцы минералов — ортита
и пироксена, анализу которых посвящены
его первые экспериментальные работы и,
наконец, титульный лист магистерской дис¬
сертации (1856), первого крупного научного
труда будущего великого ученого, своеоб¬
разной увертюры его творчества. В этом
труде при внимательном чтении можно
обнаружить зародыши всех основных на¬
правлений его будущей деятельности, и
в первую очередь — мысли о систематике
элементов.Материалы более поздних лет — вре¬
мени заграничной командировки (1859—
1860) — позволяют ознакомиться с рабо¬
тами ученого в области физической химии.
Сохранилось несколько приборов, исполь¬
зовавшихся Менделеевым при изучении
расширения жидкостей, ампулы с органи¬
ческими веществами, специально очищен¬
ными для проведения высокоточных изме¬
рений капиллярных постоянных, титульные
листы публикаций конца 50-х — начала
60-х годов XIX в.С середины 60-х годов начинается
новая эпоха в жизни ученого. После за¬
вершения работы и блестящей защиты док¬
торской диссертации «О соединении спирта
с водой» Менделеев становится профессо¬
ром Петербургского университета, начи¬
нает читать курс неорганической химии,в связи с чем пишет учебник «Основы
химии». С этим временем связано и откры¬
тие периодического закона. Истории его
открытия посвящена экспозиция главного
зала музея, размещенная в бывшей сто¬
ловой квартиры Менделеева. Эта обшир¬
ная комната служила нередко залом засе¬
даний Химического общества. Здесь соби¬
рались друзья и сотрудники Менделеева,
среди которых были не только ученые,
но и художники, писатели, общественные
деятели. В зале стоит высокая черная кон¬
торка, за которой работал Менделеев.
Стоящим за этой конторкой он и увеко¬
вечен на знаменитом портрете кисти
Н. А. Ярошенко, также помещенном в этом
зале. Над конторкой висит портрет бли¬
жайшего друга и соратника Менделеева
Николая Александровича Меншуткина, вы¬
дающегося ученого-химика, которому вы¬
пала честь впервые изложить содержание
великого открытия Менделеева на заседа¬
нии Химического общества 6 марта 1869 г.;
в этом же зале экспонируется и заме¬
чательный по портретному сходству бюст
Менделеева иэ красной глины, сделанный
с натуры И. Я. Гинзбургом в 1890 г.Экспозиция этого зала позволяет шаг
за шагом проследить историю открытия
и создания таблицы периодической систе¬
мы химических элементов от первого чер¬
нового наброска, сделанного на оборотной
стороне письма утром 17 февраля 1869 г.,
вплоть до стройной таблицы 1871 г., в
которой не только систематизированы и
сопоставлены все известные к тому вре¬
мени химические элементы, но с большой
точностью предсказаны еще неизвестные.Логика творческого пути Менделеева
своеобразна. Для него, как для истинного
ученого-энциклопедиста, было невозможно
заниматься одним каким-либо предметом.
Даже во время интенсивной работы над
периодическим законом и над «Основами
химии» он находит силы и время для изу¬
чения проблем сельского хозяйства и про¬
мышленности, о чем и рассказывают осо¬
бые стенды экспозиции.В 1871 г. в связи с необходимостью
глубинного познания природы химических
элементов Менделеев переходит к изуче¬
нию физических вопросов, связанных с ки¬
нетической теорией материи, физикой га¬
зов и проблемами гравитации. Эта его ра¬
бота менее известна, так как не имела
столь блестящих результатов. Однако Он
уделил ей много сил и внимания. Об этом
свидетельствует большое число сохранив¬
шихся приборов. В основном это тонкая
измерительная аппаратура оригинальной
38Р. Б. ДобротинПриборы, сконструированные
Д. И. Менделеевым.Маятники для исследование твер¬
дости материалов при трении ножа
весов о призмы (лежат на столе):
слева — маятник-диск, справа —
маятник подковообразный.Компаратор — прибор дла срав¬
нения линейны» мер (справа) и
средний катетометр для точного
измерения вертикальны! расстоя¬
ний между точками (слева (.Сред¬
ний катетометр выполнен механи-
ком Пулковской обсерватории
Г. К. Брауэром в 1673 г. Двухъ¬
ярусные весы (в центре) для
взвешивания твердых и газообраз¬
ных веществ; выполнены в 1670-е
годы.Конторка, за которой любил работать Д. И. Мен
делеев.конструкции, приспособленная для измере¬
ния длины и веса, манометры, аппаратура
для измерения объемов и разнообразных
конструкций весов. Экспонаты этой час. «
экспозиции расположены в смежной не¬
большой комнате — бывшей спальне квар¬
тиры Менделеева.Эта часть экспозиции свидетельствует
о большом мастерстве Менделеева в про¬
ведении особо точных измерений. Великий
ученый-химик обладал и талантом инжене-
ра-конструктора. Неудивительно поэтому,
что последний период жизни ученого тесно
связан с метрологией. Менделеев по праву
может считаться отцом русской метроло¬
гии, создателем и многолетним руководи¬
телем первого метрологического учрежде¬
ния России — Палаты мер и весов (ныне
Всесоюзного научно-исследовательского
института метрологии имени Д. И. Мен¬
делеева).В этом же зале музея посетитель
может осмотреть модель ледокола, со¬
зданную по черновым чертежам сотруд¬
ником музея А. И. Дубравиным. Занятия
Менделеева кораблестроением — своего
рода открытие в области изучения послед¬
них лет жизни ученого. Занимаясь пробле¬
мами физики газов, он обращается к изу¬
чению атмосферы, невольно переходит к
проблемам воздухоплавания, а от него к
общим вопросам гидр©- и аэромеханики.
Именно эта логика исследований приводит
ученого к проблемам кораблестроения.
Первый русский опытный бассейн для испы-
Музей Д. И. Менделеева при Ленинградском университете39тания судовых моделей был построен при
его непосредственном участии.Постройка ледокола — это своеоб¬
разный синтез идей ученого в области физи¬
ки и техники, экономики и промышленности
с учетом освоения природных богатств
России. Планировавшаяся Менделеевым
экспедиция к Северному полюсу представ¬
ляла не только чисто научный, но и прак¬
тический интерес, так как ее целью было
установление удобных путей сообщения
между северными областями Сибири и
Дальнего Востока и Европейской частью
России.В экспедиции представлена красочно
выполненная карта Ледовитого океана. На
ней прочерчен путь ледокола, намеченный
Менделеевым. Этот путь проходит через
полюс. Менделеев начертил этот путь в
начале нашего века. Тут же на карте про¬
ложена линия движения к полюсу совет¬
ского атомохода «Арктика» в 1977 г. Так
осуществляются в жизни предначертания
великого ученого. На обширной карте-схе¬
ме отмечены маршруты путешествий Мен¬
делеева — по нашей стране и за границу.
Карта составлена на основе тщательного
анализа путевых записных книжек ученого.В последние годы продолжается пло¬
дотворное исследование творчества вели¬
кого ученого, усовершенствование экспози¬
ции музея и дополнение ее новыми экспо¬
натами.Особое значение имело празднова¬
ние 100-летия открытия периодического за¬кона, когда в 1969 г. в Ленинграде был
проведен X юбилейный Менделеевский
съезд. Интенсивно ведутся разработки
новых материалов из архива Менделеева.
Собраны в единый том воспоминания о
Менделееве, неопубликованные или рас¬
сеянные по отдельным малодоступным
изданиям. Вышли многочисленные книги
и статьи, посвященные ранее неизвестным
или малоизученным сторонам деятельности
ученого, в том числе несколько томов «На¬
учного архива»., содержащего публикации
архивных документов по периодическому
закону, учению о растворах, освоению
Арктики2.В настоящее время основное внима¬
ние работников музея направлено на воз¬
можно более широкую популяризацию
научного наследия Менделеева, комплекс¬
ное изучение его трудов. Музей пользуется
широкой известностью в нашей стране и
за рубежом. В архиве музея работает боль¬
шое число исследователей из разных райо¬
нов нашей родины, из-за рубежа. Музей
ежегодно посещают десятки тысяч экскур¬
сантов, среди которых учащиеся школ и
ПТУ, студенты, рабочие, ученые. Музей
включен в /Международный туристский
учебный маршрут по истории химии.2	Научный яркие, т. XXIV—XXVI. М., 1970—
1976; Макареня А. А. Менделеев и фи¬
зико-химические науки. Л., 1974.
40 Геология«Природа», 1984, N2 2Геологическая картаЕ. Е. МилановскийЕвгений Евгеньевич Милановский, член-корреспондент АН СССР, заве¬
дующий кафедрой исторической и региональной геологии геологи¬
ческого факультета Московского государственного университета
. им. М. В. Ломоносова. Занимается вопросами региональной геотекто¬
ники и вулканизма геосинклинальных и рифтовых областей, а также
выяснением общих закономерностей геологического развития Земли.
Исследователь геологии Кавказа и других горных стран Альпийского
пояса, рифтовых зон Восточной Африки и Исландии. Неоднократно
публиковался в «Природе».I ■У каждой науки есть свой язык,
своя терминология, символика, свои исто¬
рически сложившиеся формы и приемы
фиксации и графического выражения на¬
копленных ею фактов, свой стиль обоб¬
щения и формулировки вскрытых зако¬
номерностей. Имеется свой «графический
язык» и у геологии. При этом наиболее
важной и точной формой фиксации основ¬
ных данных о геологическом строении как
всей поверхности Земли, так и отдельных
ее участков, их миниатюрной моделью
является геологическая карта.Как и большинство других моделей,
она представляет собой не просто умень¬
шенную копию природного объекта, а ото¬
бражает наиболее существенные и важные
его черты и свойства. В связи с этим геоло¬
гическая карта, пусть даже самая досто¬
верная и детальная, не может дать исчер¬
пывающе полную, всестороннюю инфор¬
мацию о всех особенностях геологического
строения какого-либо участка земной ко¬
ры. Этому препятствует, в частности, как
неизбежная неполнота наших знаний о той
или иной закартироеанной территории,
так и ограниченность возможностей, пред¬
ставляемых нам двумерными плоскими
изображениями, к числу которых относятся
любые карты. Составляя геологическую
карту, геолог всегда ограничивает себяотбором лишь некоторых показателей гео¬
логического строения данной территории,
главным образом геометрических, вещест¬
венных и временных — т. е. формы,
состава и возраста различных геологи¬
ческих тел, которые представляются ему
наиболее важными и вместе с тем под¬
дающимися графическому изображению.Основными методическими прие¬
мами, применяемыми при составлении
геологических карт (как и многих других
типов специальных карт в разных науках),
являются, во-первых, мысленное расчле¬
нение исследуемой территории на отдель¬
ные участки, отличающиеся по тем или
иным выбранным нами объективным приз¬
накам и разделенные отчетливо наблюдае¬
мыми или условно намеченными граница¬
ми, а во-вторых, прослеживание их на
местности и перенос этих границ (вернее,
их проекции) в уменьшенном виде на го¬
ризонтальную плоскость — на топогра¬
фическую карту.На протяжении дву* последних сто¬
летий, охватывающих по существу почти
всю историю геологии как науки, содержа¬
ние геологической карты не только су¬
щественно усложнялось, но и принципиаль¬
но изменялось. И в этих изменениях отра¬
зился огромный прогресс геологической
науки. Наиболее важные качественные из-
Геологическая карте41Нарта окростностай Клармон-Фарраиа (Франция),
составленная Н. Дамар* — одна и» первых геогно-
стнческих нарт XVIII с.менения в принципах составления, построе¬
ния и содержания графических «геологи¬
ческих моделей», которыми являются гео¬
логические карты, связаны с двумя важ¬
нейшими революционными рубежами в
развитии геологии: первый из них относится
к началу XIX в., второй — к последним
десятилетиям XX в.ГЕОГНОСТИЧЕСКИЕ КАРТЫ XVIII В.Первые геологические, или, как они
тогда именовались, геогностические, карты
стали составляться в Западной Европе в се¬
редине XVIII в. Так, в 1751 г. француз¬
ский естествоиспытатель Ж. Э. Геттар соста¬
вил карту распространения пород и руд так
называемого Парижского бассейна. Не¬
сколько позднее его соотечественник
Н. Демаре создает первые карты древней
вулканической области Центрального
Французского массива, а немецкий естест¬
воиспытатель Г. X. Фюксель — карту
и разрезы Тюрингенских гор. К концуXVIII	в, относится первая дошедшая до
нас отечественная геогностическая карта
Нерчинского горного округа в Восточном
Забайкалье в масштабе 5 верст в вершке
(примерно 1:120 000), которую составили
в 1789—1794 гг. русские горные инженеры
Дорофей Лебедев и Михаил Иванов. Все
эти, как и некоторые другие геогно-
стическив карты XVIII в., отличались от
геологических карт позднейшего времени
не только своей схематичностью, но и, в
первую очередь, тем, что в основу их был
положен не возрастной, а вещественный
принцип. На них объединялись и показы¬
вались одним условным знаком выхо¬
дящие на поверхность геологические
образования сходного вещественного со¬
става, т. е. состоящие из одних и тех же
или близких пород или содержащие оди¬
наковые минералы, руды и другие полез¬
ные ископаемые; геологические границы
на этих картах разделяли поля распрост¬
ранения этих вещественных комплексов.
Так, например, выделялись и оконтурива-
лись участки распространения гранитов,
кристаллических сланцев, песчаников, из¬
вестняков и пр. Это не означает, что
последовательность формирования ве¬
щественных комплексов, в частности по¬
42Е. Е. Милановскийрядок напластования осадочных толщ, во¬
обще не интересовали геогностов XVIII в.
Подобные вопросы, конечно, ставились,
и на геологических разрезах, сопровож¬
давших некоторые составленные ими кар¬
ты, они стремились отразить свое понима¬
ние этой последовательности. Однако науч¬
ные основы стратиграфии1 в то время еще
отсутствовали, а историко-геологические
представления носили наивный натурфило¬
софский характер и не давали факти¬
ческой базы для обоснованного возраст¬
ного расчленения и сопоставления отложе¬
ний. Поэтому возрастной принцип не мог
быть использован как основной критерий
для разделения и группировки геологи¬
ческих тел на геогностических картах.
Нередко на них объединялись и показыва¬
лись одним знаком сходные по вещест¬
венному составу, но, как выяснилось
впоследствии, несомненно разновозраст¬
ные породы.Уже в XVIII в. многим естество¬
испытателям стало ясно, что геологическое
строение любого района изменяется с глу¬
биной. Поэтому геологическая карта как
плоская двумерная модель не может ха¬
рактеризовать геологическое строение (в
частности, состав пород) на сколько-нибудь
значительную глубину. Следовательно, ее
задача должна ограничиваться показом
лишь тех пород (или каких-либо других
особенностей геологического строения
района), которые выходят на земную по¬
верхность или располагаются в непосредст¬
венной близости от нее. Этот важный
принцип сохранился в геологической карто¬
графии до наших дней. Но следует заме¬
тить, что, внося в составление геологи¬
ческой карты необходимую строгость и од¬
нозначность, он вместе с тем ограничи¬
вает ее возможности как источника ин¬
формации о геологическом строении того
или иного участка земной коры. Это,
конечно, ощущали уже естествоиспытате¬
ли XVIII в. и потому стремились сопро¬
водить свои геогностические карты поясня¬
ющими и дополняющими их разрезами,
показывающими геологическое строение на
некоторую глубину.ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ XIX—XX ВВ.В истории геологии начало XIX в.
было ознаменовано событием, которое сы¬1 Стратиграфия — раздел геологии, изучаю¬
щий историческую последовательность фор¬
мирования осадочных и магматически! об¬
разований земной коры.грало величайшую революционную роль
в ее развитии, привело к превращению
ее в естественноисторическую науку, соз¬
дало основы и предпосылки для возникно¬
вения таких важнейших разделов и направ¬
лений геологии, как стратиграфия, относи¬
тельная геохронология, палеонтология, па¬
леогеография, геологическая картография,
структурная геология и геотектоника; на
базе всех этих направлений, в свою оче¬
редь, начали формироваться синтетические
представления о геологической истории
Земли. Таким событием явилось открытие
палеонтологического метода определения
возраста и сопоставления отложений. Сущ¬
ность его состоит в том, что состав
органических остатков, заключенных в ка¬
ком-либо горизонте осадочных пород,
сохраняется постоянным при его прослежи¬
вании по простиранию и, напротив, изме¬
няется при переходе к отложениям, ле¬
жащим выше и ниже. Следовательно,
органические остатки представляют собой
своего рода маркеры, дающие возмож¬
ность сопоставлять одновозрастные от¬
ложения. Зная, что те или иные орга¬
нические остатки могут присутствовать
лишь в отложениях определенного воз¬
раста, с их помощью можно устанавли¬
вать принадлежность отложений к опре¬
деленным подразделениям стратиграфи¬
ческой шкалы и выяснять их возрастные
соотношения.Открытие этих объективных законо¬
мерностей, ныне кажущихся любому геоло¬
гу азбучными истинами, было сделано
в 1799—1819 гг. английским горным ин¬
женером В. Смитом. Он изучал главным
образом юрские морские отложения Анг¬
лии и Уэльса, содержащие раковины
моллюсков. Почти одновременно со Сми¬
том в 1807 г. к сходным выводам пришли
знаменитые французские естествоиспыта¬
тели Ж. Кювье и А. Броньяр. Они иссле¬
довали верхнемеловые и третичные
отложения Парижского бассейна, заклю¬
чающие остатки млекопитающих, беспо¬
звоночных и растений, и по смене их комп¬
лексов в вертикальных разрезах этого
района установили стратиграфическую по¬
следовательность осадочных образований
и выявили изменения палеогеографической
обстановки, происходившие на всем протя¬
жении времени их накопления, в частности
постепенную смену морских условий кон¬
тинентальными. При этом Смит, Кювье
и Броньяр хорошо сознавали, что их откры¬
тия важны не только для стратиграфии,
и прежде всего для создания единой
стратиграфической и геохронологической
Геологическая карта43ff&JKUiUfira1 JbJtiX В:£ A'/'.' v
r-’ ijfaWYxb к
/ 4^'оЛ.И <V>/ЗУ.УЛ-A /
(Wж4^7ts**ni4«=kteifi==Пария геологическая карп Европейской России,
состаяланная русским геологом А. К. Майаидорфом.
Опубликояаиа я Карлина а 1(41 г.шкалы, но и для геологического картиро¬
вания, позволяя положить в основу состав¬
ления геологических карт возраст отложе¬
ний, а не их состав. Они убедительно
продемонстрировали возможность исполь¬
зования в геологической картографии но¬
вого стратиграфического принципа, успеш¬
но применив его при составлении пер¬
вых — в современном понимании этого
термина — геологических карт Англии
и Уэльса (Смит) и Парижского бассейна
(Кювье и Броньяр). Интересно отметить,
что эти карты были построены в то время,
когда основные стратиграфические подраз¬
деления (системы, отделы и ярусы),
к которым принадлежат закартированные
комплексы отложений, еще не только неполучили своих современных названий, но
и вообще едва начали выделяться1.20-е, 30-е й начало 40-х годовXIX	в. стали в истории стратиграфии
и исторической геологии той «герои¬
ческой эпохой», когда на основе изуче¬
ния разрезов Англии, Франции, Бельгии,
Германии и Европейской России были вы¬
делены по существу все системы палеозой¬
ской, мезозойской и кайнозойской групп,
отвечающих последнему крупному этапу
истории Земли продолжительностью око¬
ло 600 млн лет. Для его расчленения
в полной мере были использованы данные
палеонтологии. В свою очередь, это от¬5 Главными геохронологическими подразде¬
лениями, на которые разбивается история
Земли, являются (в порядке убывающего
ранга) эры> периоды, эпохи, века. Комплек¬
сы пород, образовавшиеся в течение этих
интервалов геологической истории, объеди¬
няются соответственно в группы, системы,
отделы, ярусы.
44Е. Е. Милановскийкрыло широкие возможности для внедре¬
ния стратиграфического принципа в геоло¬
гическую картографию: в качестве глав¬
ного критерия при составлении геологи¬
ческих карт был применен возраст отложе¬
ний, выходящих на поверхность на той или
иной территории. Для показа возраста по¬
род на них стал широко использоваться
цвет — главное изобразительное средство.
При составлении карт слабо изученных об¬
ластей, а также мелкомасштабных обзор¬
ных карт очень обширных территорий гео¬
логи обычно ограничивались расчленением
отложений до систем. Составление же бо¬
лее детальных карт не могло обойтись без
более дробных возрастных подразделений
и тем самым стимулировало дальнейшее
развитие стратиграфических и палеонтоло¬
гических исследований.В 30-х и 40-х годах появляются
многочисленные детальные и обзорные
геологические карты многих районов и да¬
же целых стран Западной Европы, а также
Европейской России и отдельных ее об¬
ластей (Донецкий бассейн, Московская и
Петербургская губернии и пр.). Из числа об¬
зорных карт Европейской России, на ко¬
торых было показано распространение всех
выделенных к тому времени систем фане-
розоя, следует упомянуть геогностические
карты, составленные русскими геологами
А. К. Мейендорфом (1841) и Г. П. Гель-
мерсеном (1841), а также знаменитым
английским геологом Р. И. Мурчисоном
(1845), использовавшим, помимо личных
наблюдений, обширные материалы своих
русских коллег.Показ возраста выходящих на поверх¬
ность геологических формаций, т. е.
последовательности их образования, от¬
крыл широкие возможности для отобра¬
жения на картах геометрических соотно¬
шений этих формаций. Тем самым воз¬
никла возможность не только «читать»
на картах стратиграфическую последова¬
тельность отдельных выделяемых на ней
комплексов, но и видеть геометрические
особенности их залегания: своды и впадины
в областях с субгоризонтальным зале¬
ганием пород, отдельные складки, различ¬
ные их сочетания, разрывные нарушения
в складчатых областях. Так, если на карте
конфигурация перекрывающих одна дру¬
гую слоистых толщ всецело контролиру¬
ется лишь особенностями рельефа, а гео¬
логические границы совпадают с гори¬
зонталями рельефа (изогипсами) или по
крайней мере не пересекают их,— это
свидетельствует о горизонтальном зале¬
гании отложений. Если же контуры этихтолщ не согласуются с формами рельефа,
а геологические границы пересекаются
с изогипсами,— это указывает на наклон¬
ное (а иногда и вертикальное) положе¬
ние этих границ и самих геологических
тел. Последовательная смена разновоз¬
растных толщ на карте в каком-то одном
направлении говорит об их одностороннем
наклоне, а чередование полос относи¬
тельно более древних и более молодых
толщ — об их складчатой структуре.
При этом участки выходов на поверхность
наиболее древних толщ обычно соответ¬
ствуют ядрам антиклинальных (выпуклых)
складок, а наиболее молодых — осевым
частям синклинальных (вогнутых) складок.
Уже на первых обзорных геологических
картах Европейской России вырисовались
такие крупные структурные единицы, как
Балтийский и Украинский щиты, Воронеж¬
ская антеклиза, Московская синеклиза,
а на первых картах Донецкого бассейна
выявилась складчатая структура этого
района.Таким образом, геологические кар¬
ты, составленные по возрастному прин¬
ципу, явились важным средством фиксации
и обобщения не только стратиграфи¬
ческих, но и структурных данных и тем
самым обеспечили благоприятные воз¬
можности для развития тектоники — уче¬
ния о структурах земной коры и законо¬
мерностях их расположения, формирова¬
ния и развития. Обычным и почти обяза¬
тельным дополнением к геологическим
картам, поясняющим тектоническое строе¬
ние района, стали геологические разрезы,
составляемые, как правило, с показом тех
же стратиграфических подразделений, что
и на карте, и в том же горизонталь¬
ном масштабе (при субгоризонтальном за¬
легании слоев вертикальный масштаб мо¬
жет быть более крупным, что дает возмож¬
ность получить более детальное представ¬
ление о геологическом строении района).Составление геологических карт раз¬
личных масштабов на основе планомер¬
ного систематического изучения местности
(геологической съемки или геологи¬
ческого картирования) было начиная с се¬
редины XIX в. и остается до наших дней
основным методом регионально-геологи¬
ческих исследований. Сама же методика
геологической съемки постепенно совер¬
шенствовалась, а правила построения гео¬
логических карт унифицировались. В част¬
ности, была разработана единая шкала
условных цветовых обозначений и система
символов (индексов) для показа на геоло¬
гических картах крупнейших стратиграфи¬
Геологическая карта45ческих подразделений в ранге систем.
Эта шкала, предложенная в 1881 г. де¬
легацией русских геологов во главе с
А. П. Карпинским на 2-й сессии Между¬
народного геологического конгресса в
г. Болонье, до сих пор используется во
всех странах, претерпев лишь незначитель¬
ные изменения.За полтора века, прошедших со вре¬
мени, когда появились первые карты,
составленные по стратиграфическому прин¬
ципу, геологическое картирование, прово¬димое во все более крупных масштабах,
постепенно распространилось на все стра¬
ны и континенты Земли. Ныне по су¬
ществу не осталось участков суши (за
исключением покрытых ледниковыми щи¬
тами Антарктиды и Гренландии), не охва¬
ченных геологической съемкой и не изо¬
браженных на картах. В последнее время
геологические карты стали составляться
и для дна морей и океанов, и в первую
очередь для их мелководных шельфовых
участков. На новой геологической картеФрагмент детальной геологической карты земной
поверхности одного иэ участков Северо-Западного
Прибалхашья (слева) и карта-среэ того же участка
на глубине 250 м (справа). Иэ серии таких карт,
отвечающих разным глубинам, складываются объем¬
ные представления о строении земной коры, что чрез¬
вычайно важно при поисках глубоко залегающих
полезных ископаемых. Первые работы по созданию
таких карт проводились сотрудниками геологиче¬
ского факультета МГУ (В. С. Милеев, Ю. В. Юнаков-
ская и др.) в 1970—1976 гг. Материалы для их со¬
ставления были собраны я ходе геологических, гео¬
физических, геохимических, поисковых и буровых
работ. В случае недостаточной информации о глубин-Нижнедевонсгранитоиды:лейноиратовые гранитыз-р| лейиократовые граниты спродуктамиассимилвции габброидовлейиократовые граниты, соответствующие
по плотности гранодиоритамлейиократовые граниты, соответствующие
по плотности диоритамна карте-схеме диагональными полосами, означаю¬
щими, что пока не существует однозначного пред¬
ставления о ее строении.“j Четвертичные рыхлые отложенияЖерловые кислые вулканиты верхнего
девонаКрасноцветные обломочные породы
среднего и верхнего девонаЖерловые иислые вулканиты нижнего
силура[~v vl Нижнедевонские и среднедевонсиие
I———' габброидыПлощади, относительно геологического
строение которых нет однозначного
решения:габброиды и нижнесилурийские п<габброиды и нижнесилурийские жерлояые
образования_| Достоверные и предполагаемые разрывыСтратиграфические, рвущие и фациальные
границыСтруктурные горизонты (штрихи направле¬
ны по падению пластов)[ZI
46Е. Е. MiСССР в масштабе 1:2 500 000, выпущенной
к предстоящей в августе 1984 г. 27-й сес¬
сии Международного геологического кон¬
гресса в Москве, впервые показано гео¬
логическое строение не только террито¬
рии нашей страны, но и омывающих ®в
морей. Строение морского дна показано
в тех же цветовых обозначениях страти¬
графических комплексов, что использованы
для суши, но в несколько более бледной
тональности.Следует отметить, что, приняв в ка¬
честве главного принципа построения карт
возраст отложений, геологи не полностью
отказались и от отображения веществен¬
ного состава (в особенности на крупномас¬
штабных картах), а отчасти и генезиса
геологических формаций; для их показа
обычно используют различные штриховки,
крапы и пр. В отношении же интрузив¬
ных, а иногда и эффузивных пород'* раз¬
личные яркие раскраски до сих пор при¬
меняются для их подразделения по составу
(красные — для пород кислого состава,
темно-зеленые — для основных, лиловые —
для ультраосновных и т. п.), тогда как
возрастное положение соответствующих
магматических образований обычно пе¬
редается оттенками и разной интенсив¬
ностью соответствующих основных цветов
(а также соответствующими индексами).
Это отклонение от основного возрастного
критерия можно считать «реликтом» пер-Интрузивными называются изверженные
(магматические) горные породы, образовав¬
шиеся в результате внедрения магматиче¬
ского расплава в земную кору без выхода
не поверхность, эффузивными — возник¬
шие при его излиянии на поверхность суши
или дно водоема.Район Северного Причерноморье иа схематической
геологической карта СССР к обобщенные карты-
срезы «той же территории иа глубина Э, S, Т им
|по М. Г. Расаояоаой и др.). Карты-срезы, построен¬
ные иа основании результатов бурсиив и геофизи¬
ческих исследований, помазывают глубинное геоло¬
гическое строение южных районов Украины, Мол¬
давии и прилегающих участков дна Черного и Азов-
с кого морей.ПлиоценМиоцен"	— —•"Мелипа 			 "р*Триас ~ юра
Пермь — триасСредний девой — нижний кербои
Силур — иижиий девон
Венд — нижний кембрийПалеозой иерасчленеиный
Палеозой и верхний протерозойГП	Палеозойские и мезозойские субвулка-
	*	иичвскио породыI |	Армйсио-имжмопротороюйасий фундя-‘	1	моитQ	Границы складчатого основами.Краевые швыКрупные разломы:в фундаменте и чехлеj	—| в фундаменте
47Глубина 3 кмГлубина 5 км
48Е. Е. Милановскийвоначального вещественного принципа, ко¬
торый сохраняется на современных геоло¬
гических картах отчасти вынужденно в
связи с затруднительностью точной дати¬
ровки интрузивных тел, отчасти же умыш¬
ленно — для более наглядного и контраст¬
ного изображения магматических обра¬
зований по отношению к «фону» окру¬
жающих пород.Отклонением от другого основного
принципа составления геологических
карт — показа на них только тех
горных пород, которые выходят на по¬
верхность, — является все шире практи¬
куемое условное «снятие» с геологи¬
ческой карты наиболее молодых отложе¬
ний четвертичной системы, поскольку по¬
следние в виде более или менее тонкого,
а нередко и довольно мощного чехла
присутствуют почти повсеместно и тем
самым маскируют подстилающие их ко¬
ренные образования, На новейших об¬
зорных мелкомасштабных геологических
картах территории СССР четвертичный
покров «снят» даже там, где его мощность
измеряется сотнями метров (например,
Прикаспийская впадина), а местами и пре¬
вышает 1 км (Куринская впадина). Сня¬
тие с основной геологической карты четвер¬
тичного покрова, более полно и деталь¬
но изображаемого на специальных картах
четвертичных отложений, представляет по*,
существу первый важный шаг к увели¬
чению «глубинности» геологической карты
и к «разложению» ее на несколько карт,
отображающих геологическое строение
уже не только земной поверхности, а не¬
которого объема земной коры на различ¬
ных уровнях.ОБЪЕМНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕ¬
ЛИ КОНЦА XX В.Большое внимание к составлению ге¬
ологических карт и значительные мате¬
риальные средства, выделяемые в боль¬
шинстве стран на проведение геологи¬
ческой съемки, обусловлены не только
огромным научным их значением для
познания структуры и истории Земли, но и,
в первую очередь, тем, что геологи¬
ческая съемка и составляемые в процессе
ее карты служат важнейшим средством
поисков полезных ископаемых, выходя¬
щих на поверхность или залегающих
вблизи нее. Карты содержат необходимые
данные для научного прогноза их вероят¬
ного присутствия в том или ином районе
в связи с распространением в его пределах
потенциально рудоносных (а также угле¬носных, нефтеносных, соленосных и т. п.)
стратиграфических горизонтов, магмати¬
ческих тел и прочих геологических образо¬
ваний.Но, как известно, вторая половина
XX в. характеризуется быстрым ростом
потребностей большинства стран в мине¬
ральных и энергетических ресурсах и, со¬
ответственно, резким увеличением общего
объема добычи различных типов мине¬
рального сырья. Это приводит к постепен¬
ному исчерпанию выходящих на по¬
верхность или близких к поверхности
месторождений полезных ископаемых, дик¬
тует необходимость поисков все более
глубоко залегающих их месторождений
и тем самым ставит перед геологами за¬
дачу получения надежных и возможно
полных данных о глубинном геологи¬
ческом строении территорий, перспектив¬
ных на те или иные типы минерального
сырья, и земной коры в целом. Естественно,
что даже весьма совершенные и деталь¬
ные геологические карты, рисующие строе¬
ние тонкой приповерхностной пленки зем¬
ной коры, по своему существу не могут
обеспечить решения этой задачи. Научно-
техническая революция последних десяти¬
летий, которая проявилась в геологии в
мощном развитии техники глубокого и
сверхглубокого бурения, в разработке и
внедрении ряда новых, в том числе дистан¬
ционных, методов исследований (геофизи¬
ческих, геохимических, аэрофотокосми-
ческих и др.) создает возможности для
получения достаточно достоверных комп¬
лексных данных о геологическом строе¬
нии земной коры на все возрастающую
глубину. В связи с этим задачи регио¬
нальных геологических исследований, и
прежде всего геологической съемки, на¬
чинают смещаться в сторону увеличения
ее глубинности, т. е. получения информа¬
ции не только о структуре земной по¬
верхности, но и верхней части земной
коры. К задаче составления геологической
карты поверхности добавляется задача
«объемной» геологической съемки иссле¬
дуемой территории до той или иной глу¬
бины.Мы уже говорили о том, что дву¬
мерный, плоский характер тех геологи¬
ческих моделей земной поверхности,
какими являются обычно геологические
карты, давно не удовлетворял геологов,
стремившихся получить и отразить в геоло¬
гической графике объемную картину гео¬
логического строения изучаемых террито¬
рий. Это стремление в последнее время
удовлетворялось не только условным сня¬
Геологическая карта49тием с геологических карт четвертичного
покрова и обязательным сопровождением
крупно- и среднемасштабных карт страти¬
графическими колонками и геологически¬
ми профилями, но и такими приемами,
как наложение на геологическую карту
стратоизогипс (т. е. линий равных глубин
залегания) некоторых характерных гори¬
зонтов, например поверхности складчатого
фундамента, или иэопахит (т. е. линий
равных мощностей) перекрывающего его
«чехла», приведением разрезов глубоких
буровых скважин и т. д. Однако такое
фрагментарное отражение на геологи¬
ческих картах данных о глубинном строе¬
нии какой-либо территории ныне уже явно
недостаточно, поскольку оно дает лишь
отрывочные, нередко довольно случайные
сведения о глубинной геологической струк¬
туре района, а не систематическое и полное
объемное представление о ней.Думается, что в настоящее время
назрела необходимость постепенного пе¬
рехода от традиционного геологического
картирования к глубинной или объемной
геологической съемке, т. е. к созданию
объемных моделей геологической струк¬
туры сперва верхней части земной коры
отдельных территорий, а в перспективе —
всей земной коры и литосферы. Эта зада¬
ча перехода к объемной геологической
съемке, как одна из главных задач геоло¬
гии на современном этапе ее развития,
была отмечена Н. И. Хитаровым1.В последние годы в некоторых перс¬
пективных на минеральное сырье районах
Советского Союза уже были поставлены
работы по средне- и крупномасштабной
объемной (глубинной) съемке, имеющие
пока экспериментально-методический ха¬
рактер. В частности, в течение 10 лет
подобные работы проводились геологами
Московского университета в различных
по геологическому строению районах
Центрального Казахстана. Сущность объем¬
ной съемки заключается в том, что дан¬
ные детального геологического картиро¬
вания земной поверхности, полученные
с помощью бурения и геофизических ис¬
следований, последовательно экстраполи¬
руются на все большие глубины, состав¬
ляющие на нынешнем этапе для крупно¬
масштабных карт несколько сотен метров
(максимум 1 км), а для некоторых мелко¬
масштабных карт — 5—7 км. При этом
надо учитывать, что по мере последова¬4	Хитаров Н. И. Основные перспективы раз¬
вития геологии.— Природа, 1976, № 12, с. 84.тельного перехода ко все большим глу¬
бинам выявляемая картина геологического
строения неизбежно становится более схе¬
матичной и менее достоверной. В даль¬
нейшем, в связи с увеличением объема
бурения и повышением качества геологи¬
ческой интерпретации геофизических, гео¬
химических и других дистанционных дан¬
ных о структуре и составе недр, глубин¬
ность и степень достоверности объемных
геологических моделей, несомненно, будет
возрастать. По всей вероятности, в ближай¬
шее десятилетие глубинные регионально¬
геологические исследования будут все
шире входить в практику геологической
службы многих стран, и геологическое
картирование постепенно трансформирует¬
ся в объемную геологическую съемку
верхней части земной коры, причем грани¬
ца подлежащей систематическому регио¬
нальному изучению части литосферы будет
все более углубляться.В каких же формах может и должна
представляться и суммироваться геологи¬
ческая информация, получаемая при про¬
ведении объемной съемки? На этот вопрос
пока трудно дать уверенный и полный
ответ. Очевидно, формы могут быть раз¬
личными, и оптимальные способы будут
найдены при практическом широкомас¬
штабном осуществлении объемной съемки.Одним из способов представления
информации о глубинном строении того
или иного участка земной коры, вероятно,
останется наиболее традиционное, при¬
вычное для геологов сопровождение ос¬
новной геологической карты большим ко¬
личеством колонок и вертикальных гео¬
логических разрезов, построенных по
взаимопересекающимся направлениям, а
также дополнение ее целым комплектом
специальных карт, изображающих особен¬
ности геологического строения того или
иного участка обширной области на различ¬
ных глубинах. Примером таких дополни¬
тельных карт являются серии геологи¬
ческих (или «палеогеологических») карт
с последовательно «снимаемыми» все бо¬
лее древними отложениями, например
кайнозойскими, мезозойскими, палеозой¬
скими и т. д. Серия подобных «палеогео¬
логических» карт составлена в 60—70-е
годы геологами Всесоюзного геологическо¬
го института Министерства геологии СССР
для Восточно-Европейской (Русской) плат¬
формы в масштабе 1:5 ООО ООО; анало¬
гичные карты имеются и для территории
Польской Народной Республики. Наиболее
выразительными «палеогеологические»
карты оказываются в тех случаях, когда
soE. E. Милановскийна них «снимается» комплекс отложений,
налегающий на подстилающие образова¬
ния после значительного перерыва, со стра¬
тиграфическим или угловым несогласием.
Известны и другие типы дополнительных
карт. Это структурные карты в. стратоизо¬
гипсах, составленные по различным го¬
ризонтам; карты мощностей отдельных
комплексов в иэопахитах; геологические
карты горизонтальных срезов земной ко¬
ры, проведенных на различных глубинных
уровнях — от долей километра до несколь¬
ких или даже многих километров. При¬
мерами подобных относительно мелко¬
масштабных карт могут служить состав¬
ленные коллективом украинских геологов
и опубликованные в последние годы ин¬
тересные геологические карты срезов на
глубинах 3, 5, 7 км для Днепровско-
Донецкой впадины, а также для советской
части Карпат и Предкарпатья, для Крыма
и Северного Причерноморья. Геологи¬
ческие карты глубинных срезов и верти¬
кальные профили могут дополняться раз¬
личными блок-диаграммами, дающими на¬
глядное представление о глубинной струк¬
туре сразу в нескольких измерениях.
Весьма возможно, что для большей вы¬
разительности в дальнейшем будут созда¬
ваться стереоскопические блок-диаграммы,
голограммы и пр.Недостатком всех подобных способов
отображения ^данных о глубинном геоло¬
гическом строении тех или иных участков
земной коры является неполный, выбороч¬
ный характер представленной на них ин¬
формации. Можно предполагать поэтому,
что будут найдены и новые формы пред¬
ставления информации о глубинной геоло¬
гической структуре отдельных участков
земной коры. Таким способом может стать,
по-видимому, создание разъемных маке¬
тов геологической структуры отдельных
«призм» земной коры (соответствующих
планшетам геологической карты), изготав¬
ливаемых, например, из прозрачных под¬
крашенных материалов.Полная информация о геологическом
строении этих «призм», видимо, будет хра¬
ниться в закодированной цифровой форме
в памяти ЭВМ, подобно тому как это уже
сегодня делается в ряде стран для хра¬
нения и анализа материалов обычного гео¬
логического картирования. Это даст воз¬
можность быстрого «машинного» по¬
строения геологических разрезов по лю¬
бым заданным направлениям, структурных
и изопахитных схем, геологических карт-
срезов для различных глубин и карт с
теми или иными «снятыми» комплексами,изображений сети разрывных нарушений,
систем магматических тел и т. п. в любых
заданных сочетаниях во всем объеме «за¬
снятой» призмы земной коры.Можно предвидеть, что, по мере
того как объемной геологической съемкой
будут охватываться все более глубокие
части земной коры, сложенные главным
образом магматическими и метаморфи¬
ческими породами, претерпевшими после
своего возникновения значительные, под¬
час неоднократные структурные и вещест¬
венные преобразования, в общей характе¬
ристике «снимаемых» комплексов вновь
начнет возрастать роль показа их вещест¬
венного состава, который был ведущим
критерием на первом этапе геологического
картирования (XVIII в.), а на втором эта¬
пе (XIX—XX вв). отошел на задний план,
уступив место возрасту пород. Критерий
возраста формаций, несомненно, не утра¬
тит своего значения и на третьем этапе
геологической съемки — этапе объемного
геологического моделирования, однако са¬
мо понятие геологического возраста станет
более сложным и многозначным, вклю¬
чив в себя не только момент возникно¬
вения пород, но и эпохи последующих
преобразований их состава и структуры
под влиянием динамических, термических
и других воздействий.Таким образом, содержание геологи¬
ческих карт и регионально-геологических
исследований, проводимых с целью их со¬
ставления, претерпело в течение послед¬
них двухсот лет значительную эволюцию.
На заре геологической науки, в XV III в., соз¬
давались геогностические карты, являвшие¬
ся двумерными плоскими петрографически¬
ми моделями. После открытия палеонтоло¬
гического метода установления возраста и
корреляции отложений и внедрения его
в практику регионально-геологических ис¬
следований в XIX—XX вв. стали создаваться
более совершенные геологические карты,
являвшиеся двумерными геолого-страти- j
графическими моделями; в основу их был.?
положен возраст пород, что для слоистых
комплексов позволило даже при изображе¬
нии их на плоскости достаточно вырази¬
тельно отображать геометрию их структу¬
ры. Наконец, в последние десятилетияXX	в., в связи с возросшими запросами
практики и новыми техническими возмож¬
ностями, плоская геолого-стратиграфиче-
ская карта начинает преобразовываться
в объемную вещественно-историческую
модель геологического строения целых
призм земной коры, глубинность которых
постепенно возрастает.
Зоология«Природа», 1984, № 2 51МаЪая белая цапля в Центральном ПредкавказьеА. Г1, Бичереа,
А. Н. ХожловСтавропольВнешне малая белая цап¬
ля (Egretta garzetta) очень по¬
хожа на большую белую, но
вдвое меньше ее. В брачный
период у взрослых самцов на
затылке развивается длинныйхохол из двух волосовидных
перьев — эгреток. Такие же эг¬
ретки, но в большем коли¬
честве, образуются и на спине.
У самок это оперение развито
меньше.В нашей стране малая бе¬
лая цапля гнездится в устье
р. Кубани, в дельтах рек Терека
и Волги, по северному побе¬
режью Каспийского моря в пой¬
ме р. Урала.В конце прошлого и в на¬
чале текущего столетия малую
белую цаплю добывали ради ее
красивых перьев, из которых
изготавливали дамские украше¬
ния, и вид оказался на грани
исчезновения. В 20-х годах не¬малая белая цапля.
52А. П. Бичерев, А. Н. ХолловКладка малой белой цапли.шего века в некоторых стра¬
нах отстрел этих птиц был зап¬
рещен, численность их посте¬
пенно возросла. Правда в 70-х
годах она снова уменьшилась,
но уже не из-за охоты, а из-за
хозяйственной деятельности че¬
ловека. В результате птица в не¬
которых ареалах стала редкой.
Именно поэтому в Казах¬
ской ССР, ^например, она вне¬
сена в республиканскую «Крас¬
ную книгу».В Центральном же Пред¬
кавказье положение малой бе¬
лой цапли иное. Здесь в по¬
следние 30 лет проведены об¬
воднительные и оросительные
каналы, создано много крупных
и мелких водохранилищ, вокруг
которых сформировалась приб¬
режная растительность, возник¬
ли благоприятные условия для
гнездования многих видов бере¬
говых и болотных птиц, в том
числе и малой белой цапли.
Сейчас это обычный, хотя и не¬
многочисленный вид голенастых
птиц Ставропольского края.В Центральном Предкав¬
казье малая белая цапля появ¬
ляется обычно в конце февра¬
ля — первой половине марта
и а развилках ивы, вяза, гледи¬
чии на высоте 3—12 м строит
гнезда. Гнездится она в сме¬шанных колониях вместе с серой
цаплей и кваквой, а иногда и
желтой цаплей.В строительстве гнезда
принимают участие и самец,
и самка. Самец обычно прино¬
сит строительный материал
(тонкие веточки ивы, сухие тон¬
кие стебли тростника, корешки
и стебли злаков), а самка строит
и охраняет гнездо. В это время
самец токует перед самкой,
принимая различные позы, рас¬
пускает крылья и красивые эг¬
ретки. Покончив со строитель¬
ством, самки откладывают по
4—6 яиц средним размером
46,7X33,9 мм. Насиживают
яйца и выкармливают птенцов
оба родителя.Малая белая цапля откла¬
дывает яйца позже серой цапли
и кваквы, и поэтому при сов¬
местном гнездовании в коло¬
ниях ее гнезда реже разоряют
серые вороны и сороки. Мы
считаем, что именно поэтому
у белой цапли самый высокий
выход птенцов: в среднем 3,8 на1	гнездо. Вообще же голе¬
настые птицы довольно беспеч¬
ны: они совсем не реагируют
на прилетевших в колонию во¬
рон и сорок, а сгоняют их толь¬
ко с гнезда. В пойменных по¬
пуляциях врановые птицы осо¬
бенно часто разоряют гнезда
цапель в то время, когда в коло¬
нии появляется человек: боль¬
шинство потревоженных цапель
покидает кладки и, оставшиеся
без охраны, они подвергаются
нападению серых ворон и сорок.Во время насиживания
яиц и выкармливания птенцов
взрослые цапли улетают на мел¬
ководья, собираясь группами по
4—12 птиц. На отмелях и пой¬
менных лугах недалеко от воды
они ловят массовых насекомых,
а на мелководьях добывают
преимущественно молодь раз¬
ных видов рыб. Большинство
рыб, которыми питается малая
белая цапля,— сорные виды, не
имеющие промыслового значе¬
ния. Отлавливают цапли взрос¬
лых амфибий и их личинок,
а также водных беспозвоноч¬
ных. Во время охоты птицы
быстро перебегают по воде, за¬
таиваются, перелетают с места
на место в поисках добычи,
а обнаружив ее, стремительно
выхватывают из воды.Меньше чем через месяц
после откладки яиц появляются
птенцы, и в конце июня потре¬
воженные молодые белые цап¬
ли уже легко перемещаются
с ветки на ветку и даже пере¬
летают на небольшое расстоя¬
ние. До конца июля в колониях
вместе со взрослыми остаются
и молодые птицы. В начале
августа и взрослые, и молодые
малые белые цапли кочуют по
степным водоемам, собираясь
в местах, богатых кормами.
Иногда слетаются до 400 птиц;
правда, это бывают стаи боль¬
ших и малых белых цапель.
В середине сентября птицы отко¬
чевывают в Средиземноморье
и Африку, часть их зимует в Ира¬
не и в междуречье Тигра и Ев¬
фрата. На территории СССР ма¬
лая белая цапля зимует лишь
в Азербайджане и то только в
теплые зимы.В Центральном Предкав¬
казье малые белые цапли встре¬
чаются обычно до глубокой осе¬
ни, но в теплую зиму 1980/81 г.
на Новотроицком водохрани¬
лище мы впервые встретили
зимующих птиц. Это была не¬
большая стая из 30 цапель. Оче¬
видно, здесь создались благо¬
приятные условия для этой
теплолюбивой птицы: вода во¬
дохранилища используется для
охлаждения турбин электро¬
станции и зимой не замерзает.Таким образом, в изме¬
нившихся под влиянием антро¬
погенного фактора природных
условиях перелетная теплолю¬
бивая птица — малая белая
цапля — становится оседлой.
Гляциологий«Природа», 1984, № 2 53Над ледниками Памира —
по пути экспедиции В. И. ЛипскогоЛ. В. ДесиновЛев Васильевич Десинов, старший научный сотрудник Государственно¬
го научно-исследовательского и производственного центра «Природа»
Главного управления геодезии и картографии при Совете Минист¬
ров СССР. Специалист в области использования летательных аппаратов
для изучения природных ресурсов Земли и окружающей среды. Зани¬
мается исследованием ледников с помощью космической и аэро¬
фотосъемки. В «Природе» опубликовал статью: Визуальные наблюде¬
ния природной среды с орбитальной станции (в соавторстве с В. В. Коз¬
ловым; 1977, № 12).Вертолет Ми-8 стартует с аэродрома
города Герм и направляется на юг к под¬
ножию памирского хребта Петра Первого.
На борту — гляциологический отряд
Госцентра «Природа». Цель полета — об¬
следование ледников этого Неверного ок¬
раинного хребта Памира, протянувшегося
на 200 км от реки Вахш до пика Комму¬
низма.С хребта Петра Первого стекает
373 больших и малых ледника. Крупней¬
ший иэ них — Фортамбек — достигает
длины 26,2 км. Каждый второй иэ ледников
относят к разряду пульсирующих. Такие
ледники отличаются от обычных, «нор¬
мальных», тем, что у них периодически,
примерно через равные промежутки вре¬
мени (на различных ледниках разные) плав¬
ное течение льда резко сменяется быст¬
рым. Эти смены — пульсации ледников —
происходят вне связи с какими-либо внеш¬
ними причинами (например, резкими из¬
менениями климата или землетрясениями)
и обусловлены нестационарностью дина¬
мических процессов в самих ледниках.Повышенный интерес к пульсирую¬
щим ледникам объясняется угрозой, ко¬
торую они несут населению и хозяйствен¬
ной деятельности'. В результате быстрого! Долгушин Л. Д., Осипова Г. Б. Пуль¬
сирующие ледники.— Природе, 1974, № 2,наступания — быстрого продвижения лед¬
ников — в перегороженных ими боковых
долинах нередко возникают напорные озе¬
ра, прорыв которых сквозь ледовую пре¬
граду вызывает катастрофические паводки.
Такие явления невозможно предотвратить,
но можно прогнозировать заранее.Пульсирующие ледники — основной
объект наших наблюдений. В настоящее
время накоплено немало данных о дина¬
мике ледниковых пульсаций, которые дают
возможность вывести основные закономер¬
ности их эволюции. Однако этих сведе¬
ний еще явно недостаточно для полного
описания механизма пульсаций и прогно¬
зирования подвижек. Общее число мор¬
фологических признаков, по которым се¬
годня удается судить о состоянии лед¬
ника, приближается к сотне. Некоторые
из них можно заметить, только ступив
на ледник. Другие хорошо видны с воз¬
духа. А самые броские различимы из
космоса, на снимках и визуально.Традиционные методы сбора инфор¬
мации об активности пульсирующих лед¬
ников ограничены труднодоступностью вы¬
сокогорий. Недаром лишь несколько лед¬
ников в горах Советского Союза осна-с. 84; Корякин В. С. В поисках пульси¬
рующих ледников. — Природа, 1976, № 5,
с. 64.
54Л. В. ДесиновПеред началом полета. Ми-8
долине р. Суржоб.Ледник Сугран во время послед-
ней подвижки. Лед наползает на
склон, образуются краевые зоны
дробления льда. Срединные гряды
морен изгибаются.Ледник № 503, располагается на
высоком пьедестале моренного
основания. На переднем плане —
окрашенное красноцветными из¬
вестняками озеро.
56Л. В. Десиновщены стационарными пунктами наблюде¬
ний. Возможности орбитальной косми¬
ческой съемки намного шире: ее высокая
периодичность и широта обзора при до¬
статочном геометрическом и спектральном
разрешении снимков дают возможность
за небольшой промежуток времени (до ме¬
сяца) обследовать ледники на территории
нескольких горных стран например на всей
площади пояса альпийской складчатости
гор Высокой Азии, что включает в себя
хребтЪ>1 Памира, Гиндукуша, Каракорума
и Гималаев. Заметим, что при фотогра¬
фировании со станции «Салют-7» с по¬
мощью аппаратуры КАТЭ-140 полоса охва¬
та съемкой составляет около 440 км, а при
использовании камеры МКФ-6М — 220 км.
Визуально с борта орбитальной станции
можно наблюдать район, простирающийся
на 2 тыс. км в каждую сторону. Иногда
космонавты различают контрастные детали
поверхности ледников шириной всего 15—
20 м.Успешная расшифровка космических
изображений ледников стала возможной
после длительного изучения динамики лед¬
ников Памира — тестового полигона, где
регулярно выполнялись синхронные съем¬
ки из космоса, с самолетов, вертолетов
и непосредственно на земле. В этих экс¬
периментах отрабатывалась, в частности,
методика обнаружения ледниковых пуль¬
саций. Такого рода работы и выполняют
сотрудники Госцентра «Природа» — ор¬
ганизации, специализирующейся в обра¬
ботке космической информации, исполь¬
зующейся для изучения природных ре¬
сурсов и окружающей среды.Маршрут аэровизуального обследо¬
вания хребта Петра Первого, который вы¬
полняет сегодня гляциологический отряд
Госцентра «Природа», не совсем обычный.
Он проходит над теми ледниками, которые
в 1897 и 1899 гг. открыл, назвал и ис¬
следовал известный русский путешествен¬
ник Владимир Иванович Липский.Липский был ботаником. Но подобно
другим ученым своего времени, в экспе¬
дициях он вел географические исследо¬
вания широкого профиля, скрупулезно
описывал увиденное и производил съемку
местности с помощью громоздкого фото¬
аппарата. Именем Липского на Памире
названы вершина, перевал и ледник.Для наших исследований особенно
важны подробные описания ледников, мно¬
гочисленные схемы и прекрасные фото¬
графии, которые были сделаны Липским в
обоих путешествиях по Памиру. Дело в том,
что все ледники хребта Петра Первого,которые изучались Липским, сегодня отне¬
сены к разряду пульсирующих. Материалы
этой экспедиции Русского географического
общества служат уникальным источником
для оценок эволюции оледенения. Они на
30 лет удлиняют период наблюдений лед¬
ников хребта Петра Первого, начавшихся
по существу только около 50 лет назад во
время Таджикско-Памирских экспедиций
АН СССР.Маршрут нашего полета пройдет над
ледниками северного, а затем южного
склона хребта.Время облета ледников выбрано с та¬
ким расчетом, чтобы оказаться в сере¬
дине маршрута в те минуты, когда хребет
Петра Первого будут наблюдать и фото¬
графировать с высоты 350 км космонавты
орбитальной станции «Салют-7», а на высо¬
те 220 км над ними пройдет искусствен¬
ный спутник. Таким образом, будет обес¬
печено обследование ледников на трех
высотных уровнях, а посадка вертолета на
заранее выбранные и многократно исполь¬
зованные обзорные площадки даст допол¬
нительные сведения о морфологии пульси¬
рующих ледников. Результаты этих иссле¬
дований будут использованы при анализе
оледенения других гор на территории
нашей страны и за ее пределами.ЭВОЛЮЦИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГОЛЕДНИКАВертолет набирает высоту. На откид¬
ных скамейках у иллюминаторов — шесте¬
ро сотрудников. Готовимся к работе, раз¬
ложив космические снимки и материалы
их дешифрирования, карты, фотографии,
таблицы. В них будем заносить результаты
наблюдений. Поскольку писать в вертолете
из-за сильной вибрации трудно, да и време¬
ни не хватает — тут же портативный
магнитофон. В салоне — бортовое пере¬
говорное устройство. Научный руководи¬
тель полета выполняет роль штурмана.
В хвостовой части — аэрофотоаппарат
и прибор для съемки в инфракрасной об¬
ласти спектра — тепловизор. На его экране
отражается картина теплового излучения
ледников. Эти изображения фиксируются
с помощью фотоприставки. Таким образом,
мы получаем две синхронные фотографии:
одну обычную, а другую с экрана тепло¬
визора. Их сравнение позволяет оценить
эффективность тепловой съемки ледников
и выяснить, нужно ли использовать инфра¬
красные приборы космических аппаратов
для съемки оледенения горных стран.Мы повторяем маршрут Липского,
Над ледниками Памира — по пути экспедиции В. И. Липского57Активизация ледника Бырс после 14-летнего периода
деградации. После прохождения первой волны актив¬
ности образовались прибортовые зоны дробления.
На заднем плане видна вторая волна активности,
вызывающая подъем ледниковой поверхности.имея завидное преимущество и в лоша-
диных силах. Машина быстро набирает
высоту над долиной реки Сурхоб. Всего
за несколько минут на смену садам и полям
приходят высокогорные пастбища. Над ни¬
ми — царство вечного снега и льда.
По плану полета мы приближаемся вдоль
северного склона хребта Петра Первого
к пику Каудаль, чтобы на высоте 4 тыс. м
достичь ледника Дидаль, который стал пер¬
вым объектом исследований Липского,вступившего в горную страну Памир. Этот
ледник входит в число тестовых объектов
наших исследований. Сегодня он находится
в стадии восстановления после подвижки
девятилетней давности. С помощью пе¬
риодической съемки ледника из космоса
и с воздуха мы фиксируем изменение
его морфологии, сопоставляя наблюдае¬
мые признаки с картиной изменения дру¬
гих подобных ледников. Особенно важно
выяснить, как эти признаки проявляются на
космических снимках, чтобы с их помощью
исследовать пульсации других трудно¬
доступных ледников.Ущелье Дидаль распах 'аается вне¬
запно. Оно узкое и глубокое. Не рискуя
кружить в теснине ущелья, летчики несколь¬
ко раз пересекают его, иновь и вновь
58Л. В. Десиноввозвращаясь к той точке на склоне, где,
по нашим расчетам, находилась обзорная
площадка Липского. Сюда и сегодня ведет
караванная тропа, убегающая вверх к пере¬
валу. Ледник Дидаль, спадающий с высоты
4600 м, по памирским масштабам неве¬
лик: его длина всего 4,8 км, а площадь
около 1,6 км2.Верховье ледника — два углубле¬
ния — так называемых цирка, сверху по¬
хожих на гигантские кресла высотой около
1 км. Их спинки «облицованы» жилами
льда, а сиденья покрыты лавинным снегом.
Выползая из цирков, потоки льда слива¬
ются, образуя язык, бронированный морен¬
ным чехлом. Пологий язык зажат высокими
береговыми моренными валами.Объем льда в двух верхних цирках
возрастает год от года, чему благопри¬
ятствуют северо-восточная экспозиция лед¬
ника, крутые высокие борта и обильное
питание, достигающее 2 тыс. мм осадков
в год. Пока лед в верховьях накапливает¬
ся, язык ледника постоянно уменьшается
в размерах, так как потери льда не
компенсируются его подтоком.Достигнув в 1897 г. ледника Дидаль,
Липский обратил внимание на необыч¬
ную раздробленность его поверхности. Он
записал в дневнике: «Сообщили мне, что в
горах под Каудалем был страшный снежный
обвал, погребший четырех пастухов, столь¬
ко же собак и около 100 овец». Об этой
записи мы вспомнили в 1974 г., когда в
июле от языка ледника Дидаль отделился
600-метровый «кусок» льда, вызвавший
грандиозный гляциа^ьный сель. Смесь кам¬
ня, грязи и воды обрушилась на шоссе и
мост. Опрос местных жителей показал, что
аналогичный обвал отмечен здесь в 1939 г.Сравнивая облик ледника на фотогра¬
фии 1897 г. с его изображением на
снимках 1974—1976 гг., мы замечаем мно¬
гие общие черты морфологии ледника.
Это означает, что подвижка ледника, за¬
фиксированная Липским, произошла неза¬
долго до июля 1897 г. Имея в виду уже
упоминавшуюся подвижку в конце 30-х
годов, можно предполагать, что ледник
Дидаль пульсирует с периодом около
40 лет. Возможен и период около 20 лет —
такой интервал между пульсациями ха¬
рактерен для многих ледников Памира.Опыт изучения пульсаций памирских
ледников дает возможность предположить
последовательность изменений ледника
Дидаль перед его очередной подвижкой.
По мере накопления льда в верховьях
его скорость движения будет возрастать,
а поверхность повышаться до той поры,пока сила, удерживающая лед в обоих
кресловидных цирках, окажется недоста¬
точной для сохранения здесь наклонно
залегающих масс льда, накапливающихся
слой за слоем.К этому времени продольный про¬
филь ледника в обоих цирках станет
выпуклым. Здесь возникнет так называе¬
мая волна активности, которая начнет рас¬
пространяться вниз к языку. За первой
волной активности могут сформироваться
еще одна или несколько. Лед из зоны отто¬
ка (до 1981 г. в специальной и научно-
популярной литературе эту область пуль¬
сирующего ледника называли зоной выно¬
са) начнет поступать на язык, причем уро¬
вень поверхности языка превысит бере¬
говые моренные валы.Лед из зоны оттока к языку будет
передаваться в виде серии ступенчатых
сбросов: Из-за резкого опускания уровня
льда обрамлявшие зону оттока лавинные
конусы на прилегающих склонах поте¬
ряют опору и соскользнут в ледопад.По мере продвижения фронталь¬
ной и последующих волн активности по
языку ледника, поверхностный' слой
льда будет дробиться, из-за чего вся
сеть ручейков, текущих по леднику «про¬
валится» в толщу языка. Постепенно раз¬
мер трещин станет возрастать, они раз¬
делят хрупкий наружный слой ледника на
тысячи призматических блоков, которые
станут перемещаться, сохраняя вертикаль¬
ное положение и взаимное расположение.
В том случае, если в леднике возникнет
трещйна по всей толще поперечного се¬
чения, а вода сыграет роль смазки, может
произойти отрыв части языка и выброс льда
в долину реки Сурхоб, как это было в
июле 1974 г.Подвижка прекратится, когда про¬
изойдет разрядка напряжений в теле лед¬
ника, а в зоне оттока более не останется
избыточной массы льда.Космическая съемка зафиксирует
большую часть отмеченных признаков.
В том же случае, когда разрешающей
способности аппаратуры окажется недо¬
статочно для различения небольших эле¬
ментов поверхности, помогут косвенные
признаки. К примеру, из-за многочислен¬
ных трещин тон космического снимка в том
его месте, где изображена соответствую¬
щая часть ледника, станет более темным.
Сопоставляя два разновременных орби¬
тальных сйимка, можно будет с помощью
денситометра уловить различие в спект¬
ральной яркости той части ледника, что
оказалась покрытой полем трещин. За-
Над ледниками Памира — по пути экспедиции В. И. Липского59Крупные поперечные разрывы н
сбросы а верхней зоне пульсирую¬
щего ледника.Фронтальна* часть наступающего
ледника Бырс скользит а узком рус*,
ле среди береговых моренных па¬
яв* и отделяется от ии> глубоки¬
ми щелями. Наружные откосы
береговых морен засыпаны глы¬
бами льда.
60Л. В. Десиновчастую опытный дешифровщик обнаружит
это различие при простом визуальном
просмотре двух снимков.Обычно, спустя несколько лет после
завершения подвижки, языки пульсирую¬
щих ледников глубоко оседают среди бе¬
реговых морен. Однако встречаются
исключения. Наиболее яркие из них — так
называемые ледники пьедесталов, у кото¬
рых язык покоится на мощном моренном
основании, возвышающимся над дном
ущелья. Один иэ таких редких ледников
распластался на толстом фундаменте всего
в 12 км от Дидаля, в урочище Кы-
эылкуль. В «Каталоге ледников СССР» он
помечен номером 503.ЛЕДНИК НА ПЬЕДЕСТАЛЕМаршрут нашего полета лежит к лед¬
нику № 503, на восток, вдоль северного
склона хребта П^тра Первого. Всего 5 ми¬
нут передышки в работе, и вот уже вер¬
толет достигает крутой километровой сте¬
ны, от основания которой начинается не¬
большой ледник, залегающий выше ручьев,
что текут в его краевых ложбинах между
моренным фундаментом и склонами.Вертолет опускается на мягкий ковер
альпийского луга рядом с круглым озером,
вода которого интенсивно окрашена крас¬
ноцветными известняками, слагающими
окружающие горы. Выходим из машины и,
захватив фотоаппараты, направляемся к
леднику. Все вокруг — поверхностный
моренный чехол ледника, застывшие выно¬
сы селевых потоков, моренный фундамент
и речка, вытекающая из грота,— красно¬
фиолетовых оттенков. В сочетании со
слепящей белизной снегов, яркой голубиз¬
ной небосвода, зеленовато-желтым ков¬
ром растительности это создает незабы¬
ваемую картину.У ледников-пьедесталов боковые
грани открыты для обзора. Обычно они
возвышаются над моренным основанием
вертикальной стеной, давая возможность
наблюдать сложную картину слоистости
льда. Конечно, из космоса слоистости льда
не увидеть. Но гляциологи знают, что ха¬
рактер слоистости льда влияет на струк¬
туру ледниковой поверхности. Совместные
наземные и дистанционные наблюдения
окажутся полезнькЬи для разгадки тайн
механизма ледниковых пульсаций.Подойдя вплотную к леднику № 503,
замечаем, что на боковых гранях хорошо
проявилось строение толщи ледника: круп¬
ные слои льда залегают под углом 20—
30° к горизонтальной плоскости, плотноприлегая друг к другу, как пластины рес¬
соры. Толщина этих слоев составляет в
среднем около 8 м, они разделены тон¬
кими прослойками моренного материала,
которые, по-видимому, обеспечивают пе¬
ремещение слоев льда один относительно
другого.Составив краткое описание ледника
и сфотографировав его с разных точек,
взлетаем, чтобы отснять ледник с помощью
тепловизора и широкоформатного фотоап¬
парата.Один иэ пунктов программы наблю¬
дений за пульсирующими ледниками Па¬
мира предусматривает изучение распада
«мертвых» льдов. Таким термином назы¬
вают скопление глетчерного льда, поте¬
рявшего движение из-за отрыва от источ¬
ника питания. Каждое быстрое наступание
ледника приводит к омертвению конеч¬
ной части языка и ее деградации. При
интенсивном таянии этого льда форми¬
руется мощный моренный чехол, который
начинает играть роль теплоизолятора.
В результате процесс разрушения «мерт¬
вого» льда затягивается на многие годы.
В одних случаях омертвевшая часть лед¬
ника отделяется и разрушается (распили¬
вается) водными потоками на отдельные
крупные скопления, которые затем исче¬
зают один за другим. В иных случаях
нижний конец ледника, сокращаясь, не те¬
ряет видимой связи с языком. Создается
картина быстрого отступания ледника.Для изучения эволюции современ¬
ного оледенения необходимо следить за
перемещением концов ледников, в част¬
ности тех, что отступают. Ясно, что такая
работа окажется плодотворной только
при использовании орбитальной съемки и
создании каталога дешифровочных призна¬
ков «мертвых» льдов. Для этого на тер¬
ритории памирского гляциологического по¬
лигона выбраны несколько тестовых участ¬
ков, где периодически выполняются мно¬
голетние наблюдения. К одному иэ таких
тестовых объектов — леднику Зюрю-
замин — лежит наш путь.НА ЮЖНОЙ СТОРОНЕ ХРЕБТА ПЕТРАПЕРВОГОСледуя маршруту экспедиции Лип-
ского, берем направление на южную сто¬
рону хребта Петра Первого. Преодолев
его на пятикилометровой высоте, вертолет
снижается к узкой долине р. Зюрюзамин,
несколько раз облетая тот участок, где
подступившие друг у другу скалы обоих
склонов образовали тесное сужение доли¬
Над ледниками Памира — по пути экспедиции В. И. Липского61ны, сдавившее нижнюю часть крупного
ледника.В конце 60-х годов здесь лежал
тонкий слой «мертвых» льдов, но к лету
1973 г. ледник Зюрюзамин далеко отсту¬
пил от скальных ворот. Однако вскоре на¬
чалось новое наступание ледника, который
к сентябрю 1974 г., пройдя дистанцию
360 м, достиг сужения долины и начал за¬
печатывать его льдом. Постепенно толщи¬
на ледовой пробки превысила 100 м. Под¬
вижка продолжалась более трех лет и за¬
вершилась в 1976 г. Длина ледника уве¬
личилась на 1200 м. Ниже теснины долины
он наполз на соседний ледник и замер
на его поверхности. Таким образом, послед¬
ний «межледниковый период» продолжал¬
ся на небольшом участке долины Зюрю¬
замин всего несколько лет.Наша задача— отснять «мертвые»
льды с помощью фотоаппарата и тепло¬
визора, чтобы добавить к многолетнему
ряду наземных и космических наблюдений
этого участка новые материалы. Заметим,
что за 7 лет толщина ледовой пробки
не уменьшилась даже на одну треть. На
всех летних космических снимках омерт¬
вевший лед хорошо выделяется на фоне
скального обрамления. Однако даже сла¬
бый снежный покров, что иногда закрывает
ледники летом, полностью маскирует эту
часть ледника. В этих случаях выручает
тепловизор, уверенно фиксирующий раз¬
ницу в тепловом отражении скал и льда.За невысоким отрогом хребта — до¬
лина реки Вайзирек, в которую Липский
совершил несколько походов. Здесь он сде¬
лал одно из самых известных своих гео¬
графических открытий — обнаружил и на¬
звал ледник Петра Первого. Сегодня мы
постоянно обращаемся к схемам и фото¬
графиям Липского, сравнивая их с тем, что
видим теперь.Снижаясь, вертолет опускается на
одну из площадок, что расположена в 3 км
от той точки, с которой ледник Петра
Первого фотографировался в 1897 г. Со
старой панорамной точки обзор ледника
заметно хуже, так как за эти годы его
длина сократилась, по нашим расчетам,
примерно на 3 км. Все это время одна
из крупных ледниковых систем Памира
распадалась на отдельные ледники. Сегод¬
ня ее площадь составляет около 24 км2,
а длина 17 км. Каждый из ледников систе¬
мы обладает пульсирующим режимом.Площадка, на которой садится верто¬
лет, расположена напротив широкого
ущелья, что выходит в долину Вайзирек
слева. В глубине ущелье раздваивается,открывая верховья двух ледников. Тот из
них, что расположен слева от нас (восточ¬
нее) отмечен в «Каталоге ледников СССР»
номером 85, а правый — номером 88.
При пульсации ледника № 88, происшед¬
шей в 1976—1978 гг., он удлинился на 2 км.
Но все же ледник не достиг долины
Вайзирек, остановившись в устье своего
ущелья. А на схеме и фотографиях Лип¬
ского ледники № 85 и N9 88 надвинулись
на поверхность ледника Петра Первого,
который заканчивался далеко ниже устья
ущелья.Последняя подвижка ледника № 88
была замечена еще на этапе формирова¬
ния волны активности. Она наблюдалась
и документировалась с помощью наземно-
воздушно-космической съемки. Исследова¬
ние этой подвижки дало возможность за¬
фиксировать добрую половину всех из¬
вестных признаков ледниковых пульсаций
и обнаружить некоторые новые черты ди¬
намики 'ледника. Особенно важно то, что
удалось детально проследить, как все
изменения, морфологии пульсирующего
ледника отражаются на космических сним¬
ках. Эти результаты позволили существен¬
но усовершенствовать методику исследова¬
ния пульсаций ледников по космическим
фотоснимкам.Изучая подвижку ледника № 88, мы
измеряли с помощью космического сним¬
ка и топографической карты путь, прой¬
денный фронтом наступающего ледника
на каждом этапе пульсации. Позднее эта
методика была использована при изучении
подвижек ледников в горах Патагонии и
других районах мира.ВОЛНОВЫЕ ОГИВЫВзлетев с контрольной площадки,
вертолет направляется к области питания
ледника Петра Первого. Это обширное
поле снега и льда, поднятое горообра¬
зовательными процессами высоко над лед¬
ником. Плато соединяется с языком лед¬
ника огромным ледопадом, спускающимся
в виде ступеней с тектонического уступа.
Сразу от подножия ледопада на языке
ледника броско выделяются десятки вол¬
новых огив — подковообразных валов льда,
следующих один за другим и разделен¬
ных серповидными углублениями. Огивы
прекрасно видны на космических снимках.
Периодическая орбитальная съемка дает
возможность изучать по изменению кон¬
фигурации огив многие особенности дина¬
мики ледников.
62Л. В. Дасино*Происхождение волновых огив свя¬
зано с особым режимом ледопада, при
котором лед выносится на язык в виде
примерно равных порций. Ежегодно фор¬
мируется только одна огива. Следователь¬
но, по количеству огив можно судитьо	времени формирования той или иной
части языка, а ' измеряя смещение этих
валов, можно вычислить поверхностную
скорость течения льда. Заметим, что у ос¬
нования ледопада огивы обычно выгнуты
слабо, а по мере продвижения вниз по
леднику они приобретают все более вы¬
пуклый вид из-за того, что скорость дви¬
жения льда у оси ледника всегда выше,
нежели у его бортов.Последняя подвижка ледника Петра
Первого была предсказана по изменению
положения волновых огив. В 1976—1980 гг.
во время пульсации ледника синхронные
съемки средней зоны ледника Петра Пер¬
вого и совместный анализ наземно-воз-
душно-космических снимков позволил усо¬
вершенствовать соответствующий раздел
методики. Сегодня мы завершаем мно¬
голетний цикл слежения за этой зоной
ледника.На рисунок огив в трех местах на¬
ложены широкие дугообразные полосы мо¬
ренного материала. Каждая иэ этих полос
захватывает до 5 огив, повторяя их конфигу¬
рацию. Образование таких морен связано,
по-видимому, с пульсирующим режимом
ледника, с микроподвижками, во время ко¬
торых прохождение волны активности при¬
водит к разрыву поверхностного слоя льда
лишь в отдельных местах. После заверше¬
ния микроподвижки и смыкания трещин
вытаявший моренный материал маркирует
участок, где пульсация проявилась особен¬
но ярко.По положению дуг поперечных мо¬
рен можно с большой вероятностью опре¬
делить время предыдущих подвижек лед¬
ника Петра Первого. Даты двух послед¬
них пульсаций установлены точно. Они на¬
блюдались и документировались фото¬
съемкой. Эти подвижки происходили в
1976—1980 гг. и 1961—1963 гг. Три еще
более ранние пульсации ледника, судя
по рисунку и расположению волновых огив
и поперечных морен, следует отнести к
1943, 1923 и 1900 гг., причем каждая из
них продолжалась, по-видимому, несколь¬
ко лет. Из этого следует, что периодич¬
ность пульсаций ледника Петра Первого
близка к 20 годам, а в последние десяти¬
летия период подвижек уменьшился на 2—
3 года. Следующей пульсации ледника
Петра Первого, по нашему мнению, нуж¬но ожидать во второй половине 90-х го¬
дов.Помимо проверки состояния гля-
циального комплекса долины реки Вай-
зирек, полет на вертолете над ледником
Петра Первого преследует вторую важную
цель — детальную аэрофотосъемку для
проверки результатов дешифрирования
многозональных космических изображений
ледников, которые получены с помощью
аппаратуры МКФ-6М, имеющей 6 незави¬
симых каналов съемки. При многозональ¬
ном фотографировании получают несколь¬
ко геометрически одинаковых изображений
земной поверхности (в нашем случае — 6).
Так как каждый из этих черно-белых
снимков отображает земной ландшафт
в узкой зоне видимой части спектра (при
съемке использовались разные фильтры),
они спектрально неоднородны. Это зна¬
чит, что одни и те же природные объекты
неодинаково проявились на космическом
снимке той или иной зоны. Скажем, сре¬
динные моренные гряды ледников мы
увидим более четко в четвертом канале,
где фотографирование осуществлялось в
красной области спектра. А фирновую
линию лучше подчеркнет шестой канал,
где было обеспечено пропускание только
инфракрасной части света. Наземное и воз¬
душное обследование ледников необхо¬
димо как раз для того, чтобы уста¬
новить наиболее удачное соответствие каж¬
дого элемента ледниковой поверхности
той или иной спектральной зоне.Важное достоинство многозональ¬
ного фотографирования — возможность
цветного синтезирования нескольких чер¬
но-белых изображений. В этом случае ис¬
ходные геометрически подобные снимки
кодируются разными цветами. Это обеспе¬
чивает яркую цветовую дифференциацию
тех природных объектов, которые на черно¬
белых снимках отличались весьма незна¬
чительно. При этом важна не правиль¬
ная цветопередача природного ландшафта
(так, изображение рек может оказаться
окрашенным в красный цвет), а контраст¬
ное выделение объекта на фоне окружаю¬
щего ландшафта. Ясно, что эффективность
методических работ по дешифрированию
многозональных изображений резко воз¬
растает при наличии исчерпывающем ин¬
формации о реальном состоянии ландшаф¬
та во время космической съемки. Вот по¬
чему график нашего полета предусматри¬
вал осмотр и фотографирование ледника
Петра Первого одновременно с его мно¬
гозональной фотосъемкой из космоса.Завершив работу в долине Вайзи-
Над ледниками Памира — по пути экспедиции В. И. Липского63Крупные трещины разорвали поверхность ледника
Петра Первого при пульсации.рек, направляемся к плато Тупчек, что де-
лит хребет Петра Первого на две при¬
мерно равные части. На плато Тупчек вы¬
сота хребта падает до отметки 3100 м.
Гребень хребта одевается здесь в зелень
лугов и представляет собой всхолмлен¬
ную равнину. А восточнее плато гребень
хребта взлетает на высоту 5—6 км и оде¬
вается панцирем льда.На плато Тупчек закончилось первое
путешествие Липского в горы Памира.
Спустя 2 года он возвратился сюда, чтобы
продолжить исследования. Во второмпутешествии Липскому удалось продви¬
нуться до долины реки Сугран, где им был
открыт один из самых крупных ледников
Памира. К леднику Сугран лежит и наш
маршрут.ЛЕДНИКИ СУГРАНАМиновав Тупчек, вертолет проходит
над десятком узких и глубоких ущелий.
Его тень скользит вдоль тропы, по которой
шел караван Липского. Особенно сильно
врезан в склон каньон реки Шагазы,
вытекающей из арочного ледникового
грота. Ледник Шагазы наступает уже 12-й
год, продвинувшись за это время на 240 м.
За этим ледником установлено слежение
из космоса, а в пойме возле оконча¬
Л. В. ДесиновЯзык ледимка 149 SS при поданжке
приобрел характерную каплеаид-
ную форму. Его поверхность раз¬
бита трещинами на призматические
блоки.ния ледника разместили цепочку меток,
по которым отсчитывают путь, что про¬
ходит ледник.За перевалом Бель-Кандоу откры¬
ваются ледники долины Сугран. Основной
ледник долины по-праву считается гляцио¬
логическим феноменом. За последние
25 лет он отступил почти на 5 км, поте¬
ряв около одной трети льда. Сегодня толь¬
ко невысокие холмы щебня да несколько
еще не растаявших скоплений льда марки¬
руют недавнее положение его омертвев¬
ших льдов.Оледенение долины отличается вы¬
сокой активностью: последняя подвижка
ледника Сугран завершилась в 1981 г.,
а 22 годами ранее отмечена еще более
мощная пульсация Суграна. В 1959—1960 гг.
наступал ледник Шини-Бини. Ледник Бырс
после подвижки 1965—1967 гг. накапливал
силы 14 лет и в 1981 г. вновь пришел
в движение.Патрульный облет ледника Сугран на¬
чинаем от пика Москва. Здесь, в зоне от¬
тока, во время последней подвижки зияли
сбросы льда, громоздившиеся амфи¬
театром друг над другом. Сегодня ледни¬
ковая поверхность выравнивается, а разло¬
мы льда замещаются ложбинами. В сред¬
ней части ледника мы сравниваем рисунок
срединных моренных гряд с прошлогод¬
ними снимками и убеждаемся, что пульса¬
ция полностью замерла.Ледник Сугран уже который год слу¬
жит тестовым объектом для визуальных
наблюдений элементов морфологии лед¬
ников. На борту станции «Салют-7» космо¬
навты сравнивают облик ледника с назем¬
ной фотографией, стараясь подметитьброские изменения. Сообщения космонав¬
тов сопоставляются с реальной картиной.
В результате специалисты могут оценить
возможности космовизуального слежения
за состоянием поверхности ледников. Вот
почему, наблюдая ледник Сугран с борта
вертолета, мы стараемся не упустить
важных изменений в его облике. Обследо¬
вание Суграна завершается осмотром и фо¬
тографированием его «мертвых» льдов.Вертолет снижается до высоты 30—
40 м. Кабина наполняется теплым возду¬
хом и запахом прогретых солнцем скал.
Приближаемся к высокой стене льда,
перекрывшей долину, как шлагбаумом:
этот лед в начале 1983 г. был вынесен
из правого ущелья Бырс. Сейчас мы
наблюдаем самую последнюю его под¬
вижку.Вся поверхность ледника Бырс раз¬
бита беспорядочной сеткой трещин на
блоки, иглы, арки. Среди этих причудли¬
вых форм настоящие ледовые дворцы,
отсвечивающие зеленовато-голубым све¬
том. Время от времени то одна, то другая
башня обрушивается, превращаясь в ледо¬
вое крошево.Командир вертолета подбирает пло¬
щадку для посадки. Смолкают двигатели.
Слышен ровный легкий гул, который исхо¬
дит от ледника. Порою на него накла¬
дываются резкие, как пушечный выстрел,
звуки. Это раскалываются новыми трещи¬
нами блоки льда — идет процесс оседа¬
ния и нивелирования ледовой толщи.
Сквозь зубы ледовых блоков глетчер цедит
струи воды, которые сливаются в мощный
поток, свободно перемещающий крупные
камни.
Над ледниками Памира — по путиВолновые огивы, деформированные
и нарушенные трещинами.Ледник Бырс берет начало на высоте
5420 м и спадает до уровня 2800 м.
В его верховье, в глубоком крутосклон¬
ном ущелье за 14 лет с 1967 г. накопилось
около 150 млн м* льда. Все эти годы пере¬
теканию избыточной массы льда на язык
препятствовал ледопад, который выполнял
своеобразную роль затвора.Периодическое наземно-воздушно¬
космическое обследование ледника Бырс
в разные сезоны года дало возможность
подметить все основные этапы пульсации.
В мае 1980 г. у подножия ‘ледопада ясно
обозначился фронт активности — передо¬
вая волна возбуждения льда, который до
середины 1981 г. смещался по языку со
скоростью около 1,8 м/сут. Измерения с
помощью установки на леднике контроль¬
ных створов и с привлечением косми¬
ческих снимков зарегистрировали воз¬
растание скорости перемещения фронталь¬
ной (из нескольких) волны активности
до 23 м/сут. Дешифрирование космических
снимков показало, что к зиме 1981/82 г.
скорость передовой волны возбуждения
упала до 4,8 м/сут, сохраняя близкое
к этому значение почти год. Осенью
1982 г. началось нагнетание льда в долину
Сугран. По предварительной оценке, в зоне
выноса (ранее в литературе ее называли
зоной привноса) накопилось около
90 млн м'* льда. Сегодня поверхность
ледника значительно превышает уровень
б%реговых моренных гряд, от которых
яЛык отделяется непрерывными глубокими
ЩФлями.Закончив наземную съемку, взлетаем
с площадки, что уместилась между лед¬
никами Бырс и Сугран. Набрав высоту,фотографируем ледник с воздуха и берем
направление в низовье долины Сугран. Про¬
ходим над широкой террасой, где стоял
когда-то лагерь экспедиции Липского. Впе¬
реди — поселок Джиргаталь, где завер¬
шились памирские походы Липского и окан¬
чивается наш полет.*...Возвратившись в Москву, еду в
Центр управления полетом. В журнале,
где регистрируются результаты научных
экспериментов каждого дня, лаконичная
запись: «На четвертом суточном витке
проводились визуальные наблюдения Па¬
мира. Получено сообщение об осмотре
ледников Петра Первого, Бырса, Суграна
и Бивачного. Подробные данные наблюде¬
ний зафиксированы в бортжурнале. На этом
же витке задействованы аппараты КАТЭ-140
и МКФ-6М. Общее число полученных кад¬
ров 18+42».Добавим к этому 216 снимков, что
получены с помощью аэрофотоаппарата
вертолета, 93 включения тепловизора,
3 кассеты магнитофонной ленты, 44 стра¬
ницы записей полевого дневника и 160 на¬
земных фотографий.Таков формальный итог эксперимента
на ледниках хребта Петра Первого. Те¬
перь необходимо перевести полученные
материалы в новые строки методики,
в карты ледников, в графики подвижек,
в усовершенствованный прогноз леднико¬
вых катастроф.Сейчас зима. Пик камеральных работ.
А впереди — новые эксперименты гляцио¬
логов в космосе и на Земле.экспедиции В. И. Липского3 «Природа» № 2
66 Космология«Природа», 1984, № 2Почему расширяется ВселеннаяЯ. Б. ЗельдовичЯков Борисович Зельдович, академик, заведующий отделом теоре¬
тической физики Института физических проблем им. С. И, Вавилова
АН СССР, профессор Московского государственного университета
им. М. В. Ломоносова. Автор фундаментальных работ в области физи¬
ческой химии, теории элементарных частиц, ядерной физики. Совмест¬
но с Ю. Б. Харитоном заложил основы теории цепной ядерной реакции,
создал школу советских физиков в области теории горения, детонации
и ударных волн. В последние годы активно разрабатывает проблемы
астрофизики и космологии. Лауреат Ленинской и Государственных
премий СССР, трижды Герой Социалистического Труда, иностранный
член ряда академий, в том числе Национальной академии наук США,
Лондонского королевского общества, Германской академии естество¬
испытателей «Леопольдина». Неоднократно печатался в «Природе».
В марте этого года Я. Б. Зельдовичу исполняется 70 лет. Редакция и
редакционная коллегия журнала поздравляют Якова Борисовича с юби¬
леем, желают ему доброго здоровья и новых успехов в научной дея¬
тельности.Каждый человек может придумать людей,
вывернутых наизнанку, или миры, подоб¬
ные гантелям, или тяготение, которое от¬
талкивает (курсив мой.— Я. 3.). Чтобы
эти выдумки были интересными, нужно
перенести их в повседневную жизнь и
жестко исключить из рассказа другие
чудеса.Г. Уэллс*ВЗРЫВ ХИМИЧЕСКИЙ И ВЗРЫВ АСТ¬
РОНОМИЧЕСКИЙ. СХОДСТВО И РАЗ¬
ЛИЧИЯРасширение Вселенной установлено
с полной достоверностью. Около 15 мил¬
лиардов лет назад произошел «Большой
взрыв». Но почему он произошел? В чем
сходство и в чем различие «Большого взры¬
ва» и тех взрывов, с которыми мы встре¬
чаемся в земных условиях?Представим себе заряд взрывчатого
вещества, например тротила. Это сложное
соединение углерода, азота, водорода
и кислорода. Его энергия больше, чем энер¬
гия тех же элементов, иначе перегруппи¬
рованных — в виде молекул СО, Н2О, СО2,
Нг, N2. Химическая реакция, вызванная ме¬
стным нагревом, распространяется по все¬
му заряду. Через несколько микросекундзаряд превращается в продукты реакции —
горячую смесь газов, не успевшую еще
расшириться. Давление продуктов реакции
в этот момент составляет около 200 тыс.
атмосфер.На следующей стадии начинается
расширение газов, т. е. тот процесс, ко¬
торый, собственно, и называется взрывом.
Движущей силой является разность давле¬
ний между продуктами реакции и окру¬
жающим атмосферным воздухом. Именно
разность давлений разрывает оболочку
заряда и сообщает осколкам ускорение.
Продукты реакции расширяются, умень¬
шается их плотность, и понижается темпе¬
ратура. Соответственно понижается и дав-Уэллс Г. «Машина времени» и другие
сочинения. М.: Прогресс, 1981, с. 430.
Почему расширяется Вселенная67ление. При взрыве заряда в воздухе объем,
занимаемый продуктами реакции, расши¬
ряется, пока в нем не будет достигнуто
атмосферное давление (кратковременно
давление может даже оказаться ниже
атмосферного); по воздуху идет ударная
волна.При взрыве в пустоте, в космосе,
расширение продолжается неограниченно.
Каждый осколок и каждая частица про¬
дуктов реакции в период действия давле¬
ния приобретают определенную скорость
и затем, сохраняя эту скорость, разлетают¬
ся все дальше. Вся энергия взрыва превра¬
щается в кинетическую энергию раз¬
летающегося вещества.Я так подробно останавливаюсь на
картине обычного химического взрыва
не только потому, что много лет занимался
именно такими взрывами. Дело в том, что
сопоставление химического взрыва за¬
ряда — процесса, понятного для нас во
всех деталях, и «Большого взрыва» Все¬
ленной, действительно, очень поучительно.Отметим сначала черты сходства.
Во-первых, взрыв, точнее, расширение
продуктов взрыва, сопровождается их
охлаждением. В космологии расширение
также сопровождается охлаждением. Мы
говорим о горячей Вселенной, имея в виду,
что в первые секунды температура дости¬
гала миллиардов и сотен миллионов гра¬
дусов, так что успевали происходить ядер-
ные реакции. Вместе с тем сегодняшняя
температура космоса 3 К, т. е. — 270°С,
очень низкая температура. Падение темпе¬
ратуры — закономерное следствие расши¬
рения.Во-вторых, разлет частиц с постоян¬
ной скоростью после химического взрыва
и периода ускорения приводит к тому, что
путь г, пройденный каждой частицей,
будет с хорошей точностью равен скорости
частицы и, умноженной на время t:Т—'ГГ t.Но ведь это не что иное, как закон Хаббла
для расширяющейся Вселенной: переписав
формулу в виде (u=(1/t)f и обозначив1	/t=H (постоянная Хаббла), получим u=HnИтак, две основные черты сходства
химического взрыва и «Большого взрыва»:
охлаждение при расширении и распределе¬
ние скорости в пространстве.Означает ли это, что мы поняли
«Большой взрыв» и что вся разница между
ним и химическим взрывом только коли¬
чественная (я имею в виду размеры, вели¬
чину давления и температуры)? Действи¬3*тельно, заряд взрывчатого вещества мал по
размерам, от сантиметров до метров, а
Вселенная очень велика. При химической
реакции максимальная температура —
несколько тысяч градусов, плотность — не¬
сколько граммов в кубическом сантиметре.
Говоря о Вселенной, мы уверенно поль¬
зуемся миллиардами градусов и миллио¬
нами граммов в кубическом сантиметре;
мы рассчитываем происходящие в этих
условиях процессы, предполагая, что рань¬
ше были еще более экстремальные усло¬
вия.Но в том-то и дело, и к этому
я хочу подвести читателя: главное отличие
химического взрыва от «Большого взрыва»
не количественное, а качественное. При
наличии некоторого сходства причины
взрывов совершенно различны. Не осознав
этого различия, не прочувствовав его глу¬
боко, нельзя понять космологии. Итак, нач¬
нем перечисление отличий с тех наблюда¬
тельных данных, которые бросаются в гла¬
за, точнее, «бросаются в телескопы», опти¬
ческие и радиотелескопы.Первое отличие: разлет после хими¬
ческого взрыва не приводит к равно¬
мерному распределению вещества по
объему. Прежде всего, в воздухе остается
граница между продуктами взрыва и воз¬
духом. При взрыве в космосе имеется
определенная максимальная скорость раз¬
лета um. За пределами радиуса rm=umt
остается пустота, но и в пределах г <rm
плотность в каждый данный момент неоди¬
накова в разных точках пространства,
неодинакова также плотность и для раз¬
ных частиц вещества.В «Большом взрыве» в каждый мо¬
мент времени плотность одинакова везде
и не существует никаких границ. Это
постоянство плотности (или, как говорят
специалисты, однородность Вселенной)
подтверждается наблюдениями, например
подсчетом далеких галактик.Второе (и главное) отличие «Боль¬
шого взрыва»: хаббловское расширение
Вселенной нельзя объяснить разностью
давлений, действующих на какую-то части¬
цу или слой газа.НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ «БОЛЬШОГОВЗРЫВА»Теория «Большого взрыва», или, иначе
говоря, теория горячей Вселенной, не
объясняет расширения. В эту теорию рас¬
ширение заложено изначально. Как выра¬
жаются теоретики, заложено «руками»,
путем произвольного задания начальных
68Я. Б. Зельдовичусловий. На вопросы, почему Вселенная
расширяется, почему галактики разлетают¬
ся в настоящее время, ответ состоит
в том, что уже в первую секунду (а может
быть, и раньше) существовало начальное
распределение скоростей, соответствую¬
щее разлету. В начальные условия должно
быть заложено и равномерное (одно¬
родное) распределение плотности по
пространству. Другими словами, разлет
происходит по инерции, или, еще точнее,
разлет происходит по инерции, несмотря
на то что тяготение тормозит разлет.К счастью, расширение по хабблов-
скому закону меняет величину плотности
везде в одинаковой пропорции, оставляя
плотность функцией времени, не зави¬
сящей от координат. В свою очередь,
тяготение вещества с однородной плот¬
ностью уменьшает скорость относитель¬
ного разлета любой пары частиц, но не
нарушает закона Хаббла, т. е. относитель¬
ная скорость каждой пары частиц пропор¬
циональна мгновенному расстоянию между
частицами этой пары. Коэффициент про¬
порциональности, или «постоянная Хаббла»,
зависит от времени. В понятие «постоян¬
ная» вкладывается тот смысл, что она не
зависит ни от направления, ни от длины
отрезка, соединяющего частицы.Подобные соображения подтвержда¬
ют возможность получить Вселенную имен¬
но такой, какой мы наблюдаем ее сейчас,
если изначально в ней были заданы одно¬
родная плотность и хаббловское распре¬
деление скорости. Таким образом, ответ
на вопрос, поставленный в заголовке
статьи, становится почти анекдотической
антитезой знаменитого чеховского «этого
не может быть, потому что этого не может
быть никогда». В теории «Большого взрыва»
мы говорим: «Расширяется теперь потому,
что расширяется всегда».Вопрос, почему Вселенная расши¬
ряется, остается. Он сводится, таким обра¬
зом, к вопросу, что обусловливает необ¬
ходимое начальное распределение ско¬
рости в горячей плазме.Выше мы выяснили, что высокое дав¬
ление плазмы не могло создать такого
распределения скорости. В ньютоновской
механике сила зависит от разности давлений
(от градиента давления); то же имеет место
и в релятивистской механике. В ньюто¬
новской теории тяготения относительное
ускорение двух частиц уменьшает скорость
их разлета и зависит от плотности вещества,
заполняющего пространство между части¬
цами. В современной релятивистской
теории тяготения Эйнштейна (так назы¬ваемой общей теории относительности)
в формулу для ускорения входит не плот¬
ность, а сумма плотности и утроенного
давления, деленного на с2:
е+Зр/с2,где с — скорость света. В плазме давление
велико, р=дс2/3, и ускорение удваивается
(р + 3р/с2=2д) по сравнению с ускорением
вещества той же плотности, но без
давления.Однако, хотя мы говорим об ускоре¬
нии, в действительности его знак отри¬
цателен, ведь силы тяготения замедляют
разлет вещества. Поэтому начальные ско¬
рости каждой данной пары частиц должны
быть больше, чем современные. Высокое
давление плазмы только усиливает эффект
замедления разлета.Наконец, как в хорошем детективе,
мы вплотную подошли к правильному отве¬
ту. Положительное давление не способству¬
ет разлету, следовательно, надо взять боль¬
шое отрицательное давление! Если задаться
тем, что на каком-то очень раннем этапе
была определенная плотность энергии
Ео (что соответствует плотности массы
ро=ео/с2) и было отрицательное давление
ро=—ео=—еос2, то величина, входящая
в эйнштейновские формулы тяготения,
была отрицательной: ро+Зро/с2=—2go- Фи¬
зически это означает, что в таком состоянии
имело место расталкивание силами тяго¬
тения. При этом из начального состояния
покоя гравитационные силы тяготения
создают состояние всеобщего хаббловско-
го разлета. Таков современный ответ на
вопрос, поставленный в заголовке статьи.ИСТОРИЯ «ГРАВИТАЦИОННОГО ОТ¬
ТАЛКИВАНИЯ»Кто автор этой идеи? Вспоминается
история о школьнике, задумавшемся над
чем-то посторонним и на внезапный
вопрос учителя «Кто написал «Евгения Оне¬
гина?»» ответившего: «Честное слово, не я1»
Прежде всего, позвольте и мне присоеди¬
ниться к этому ответу.В своей первой работе 1916 г., посвя¬
щенной космологии, Эйнштейн, исходя из
самых общих (не оправдавших себя!)
соображений, искал статическое, не зави¬
сящее от времени решение. Оказалось,
что исходные уравнения не допускают
такого решения, и Эйнштейн добавил в них
так называемый космологический член,
пропорциональный космологической по¬
стоянной А Положительное значение Л
Почему расширяется Вселенная69соответствовало отталкиванию и компенси-
ровало притяжение обычного вещества.
Вскоре В. де Ситтер — нидерландский
астроном и математик — нашел любо¬
пытное точное решение: в отсутствие ве¬
щества, но при положительном значении А
Вселенная экспоненциально, т. е. в геомет¬
рической прогрессии в зависимости от вре¬
мени, расширяется. Это соответствует от¬
талкиванию — ускоренному удалению друг
от друга каждой пары пробных частиц, ко¬
торые мы поместили бы в мир де Ситтера.
Однако величина этого ускорения мала,
возрастание радиуса вдвое требует всегда
одинакового, но очень большого — не
менее нескольких миллиардов лет —
интервала времени. Наблюдения не под¬
тверждают де-ситтеровское космологи¬
ческое решение применительно к сегод¬
няшней Вселенной.Через несколько лет, в 1922—1924 гг.,
А. А. Фридман нашел решения для расши¬
ряющейся Вселенной, заполненной ве¬
ществом. Еще через пять лет Э. Хаббл
открыл красное смещение линий в спектрах
далеких галактик. Расширение Вселенной
было бесповоротно доказано. В теории
расширяющейся нестационарной Вселен¬
ной введение космологической постоянной
А возможно, но отнюдь не необходимо.
По принципу простоты (не той ли простоты,
что хуже воровства?!) космологическая
постоянная была забыта ‘большинством
теоретиков на 40 лет. Она оказалась не
у дел, ненужной. Повторный интерес к ней
возник в 1967 г. Казалось, что из распре¬
деления квазаров (работы Дж. Бербиджа)
следует неравномерное расширение Все¬
ленной. Э. Солпитер, В. Петросян и П. Ше¬
кере в США, а Н. С. Кардашев и И. С. Шклов¬
ский в СССР объяснили результаты Бер¬
биджа введением А.Заинтересовавшись этими работами,
я также стал разбираться в физике космо¬
логической постоянной и понял, что речь
идет о плотности энергии вакуума: поло¬
жительной плотности энергии - вакуума
должно соответствовать отрицательное
давление pv=—Qvc2. В космологии совре¬
менной Вселенной даже очень малое зна¬
чение А вызывало бы большие эффекты.
Следовательно, космологические данные
указывают на малость А. Я понял, что,
с с квантовой точки зрения, малость А
нетривиальна. В последние годы этим
вопросом усиленно занимается С. Хоукинг.
Вопрос, почему мала или равна нулю
космологическая постоянная в наинизшем
энергетическом состоянии, т. е. в обычномокружающем нас вакууме, не решен до
настоящего времени.Развитие теории поля привело к идее
о возможности необычного состояния ва¬
куума, в котором космологическая постоян¬
ная может быть огромной (Д. А. Кирж-
ниц и А. Д. Линде, 1972 г.). Оказалось,
что существуют такие состояния скаляр¬
ного поля, при которых имеет место
отталкивание. В квантовой теории искрив¬
ление пространства-времени само неиз¬
бежно создает определенную плотность
энергии и давление в вакууме. А. А. Ста-
робинский рассмотрел самосогласованные
решения, в которых плотность энергии
и давление вакуума создают искривление
пространства и времени, и, в свою очередь,
это искривление создает нужные плотность
энергии и давление2. Во всех этих слу¬
чаях получаются космологические решения
с экспоненциальным, инфляционным рас¬
ширением3.Здесь следует отметить, что еще
в конце 60-х годов Э. Б. Глинер пред¬
положил, что при сжатии в пределе
должно возникать состояние с отрица¬
тельным давлением. Сейчас мы знаем,
что такое состояние может получиться
только в ходе расширения. Однако не¬
зависимо от этого уточнения в работах
Э. Б. Глинера, И. Г. Дымниковой и Л. Э. Гуре¬
вича 1975 г. имеются вполне четкие выска¬
зывания о гравитационном отталкивании
при отрицательном давлении как причине
расширения, об экспоненциальном реше¬
нии и о решении парадоксов космологии.В 1981 г., не зная о работах ленин¬
градских физиков, А. Гус (США) сформу¬
лировал теорию инфляционной Вселенной
на современном языке скалярного поля,
заимствованном у Д. А. Киржница и
А. Д. Линде.В настоящее время строится теория
спонтанного рождения Вселенной.4 Только
космологическая теория, включающая про¬1	Подробнее об этом см.: Киржниц Д. А.,
Линде А. Д. Фазовые превращения в мик¬
ромире и во Вселенной.— Природа, 1979,
N9 11, с. 20. (Прим. ред.)2	Я не упоминаю всех его предшествен¬
ников, так как только А. А. Старобинский
реалистически связал самосогласованные ре¬
шения с теорией современного состояния
Вселенной.3	Об инфляционной стадии Вселенной см.:
Зельдович Я. Б. Современная космоло¬
гия.— Природа, 1963, № 9, с. 11. (Прим. ред.)4	Впервые эта проблема была сформулирова¬
на в 1973 г. в работах Е. Трайона (США)
и П. И. Фомина (СССР). Однако этот вопрос
требует (и заслуживает!) отдельного рас¬
смотрения.
70Я. Б. Зельдовичцесс рождения, может считаться полной
теорией. В такой теории инфляционная
стадия является важнейшим промежуточ¬
ным этапом между рождением Вселенной
и той плазменной эрой, которая представ¬
ляется нам качественно понятной.Еще один важный момент связан
с несохранением барионов5. Только благо¬
даря несохранению барионов можно пред¬
ставить себе, что Вселенная после рожде¬
ния не содержит барионов, тогда как
сегодня в ней имеется вещество и почти
нет антивещества. Возникновение вещества
(первоначально избытка вещества над
антивеществом) происходит уже в начале
плазменной эры, при температурах около
1013 ГэВ, т. е. 1026 К.Так возникают контуры полной тео¬
рии, объясняющей рождение Вселенной,
ее расширение и состав вещества, запол¬
няющего Вселенную сегодня. Найдены
законы очень важного этапа эволюции
Вселенной — этапа, когда размеры Все¬
ленной увеличиваются во столько же раз
(Ю30), во сколько они увеличиваются в те¬
чение всего последующего плазменного
периода эволюции. Найдено наглядное
и ясное объяснение важнейшего факта
расширения Вселенной. Наконец, сфор¬
мулированы условия, которым должен
удовлетворять предыдущий этап, притом
условия разумные, не чрезмерные.НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ВСЕЛЕН¬
НОЙНезависимо от детального рассмотре¬
ния причин, создающих отрицательное дав¬
ление, из предлагаемой общей схемы рож¬
дения и расширения вытекают определен¬
ные следствия для современной Все¬
ленной. Главное из них состоит в том, что
Вселенная замкнута. Это означает, что сум¬
марная средняя плотность вещества в ней
больше критической. Но ведь плотность
обычного вещества — протонов, ядер
и электронов — во много раз (в 10 или 50!)5	Подробно об этом написано в «Дополне¬нии № 6» Я. Б. Зельдовича к русскомупереводу книги С. Вайнберга «Первые триминуты» (Современный взгляд на происхож¬
дение Вселенной). М.: Энергоиздат, 1961.См. также: Зельдович Я. Б., Дол¬гов А. Д. Барионная асимметрия Вселен¬ной.— Природа, 1982, № 8, с. 33. Кроме того,в 1984 г. в издательстве «Наука» выходит
двухтомный сборник трудов Я. Б. Зельдо¬
вича: «Химическая физика и гидродинамика»
и «Частицы, ядра, Вселенная»; в нем, в част¬ности, изложены современные проблемы про¬
исхождения Вселенной. (Прим. ред.)меньше критической. Следовательно, необ¬
ходима «скрытая масса» в той или иной
форме. Итак, соображения, относящиеся
к рождению Вселенной, дают новый аргу¬
мент в пользу скрытой массы и уточняют
ее среднюю плотность.Следующий вывод касается возраста
Вселенной. При критической плотности
этот возраст равен 2/3 от характерной
величины 1 /Н, где Н — сегодняшняя
постоянная Хаббла. При Н=50 км/с- Мпк
возраст оказывается около 13 млрд лет,
при Н=100 км/с- Мпк — 6,7 млрд лет.
Второе значение слишком мало, оно не
согласуется с астрономическими оценками
возраста звездных скоплений и возрастом
Вселенной, рассчитанным по уцелевшему
количеству радиоактивных элементов.Можно сказать, что соображения
высокой теории властно вмешиваются
в длительный спор между приверженцами
значения Н=50 км/с- Мпк и теми, кто
считает, что Н=100 км/с- Мпк, притом
в пользу Н=50 км/с- Мпк.Мне более общий аргумент представ¬
ляется весомее, чем сложные и трудные
наблюдения, необходимые для прямого
определения сегодняшнего значения Н.Наконец, современная инфляционная
теория предсказывает определенный вид
начального спектра возмущений однород¬
ности Вселенной, совпадающий с тем
плоским спектром, который ряд авторов,
в том числе и я, предлагали раньше,
обобщая наблюдения. К сожалению, при
этом теория образования галактик еще
не получает достаточного фундамента: до
сих пор неизвестны свойства всех тех
частиц, которые образуют скрытую массу.
Имеют ли массу покоя нейтрино? Нет ли
других массивных скрытых (слабо взаимо¬
действующих) частиц и полей?По-новому звучит сейчас вопрос
о далеком будущем Вселенной. Известно,
что приД==0 закрытая Вселенная в буду¬
щем обречена на смену расширения сжати¬
ем и конечный коллапс. Новое заключается
в том, что радиус инфляционной Все¬
ленной сегодня, весьма вероятно, во
мйого раз больше наблюдаемой области
Вселекной (т. е. больше горизонта). Это
соответствует предположению, что средняя
плотность превышает критическую ((зи)на
очень малую величину, например
0=Рк(1 +Ю—,0); черта над о — знак усред¬
нения. Но средняя плотность есть идеали¬
зированное понятие. Локальная плотность
в масштабе наблюдаемой, части Вселенной
отличается от средней примерно на ±10“4
своей величины. Такая оценка следует из
Почему расширяется Вселенная71исследования микроволнового (или релик¬
тового) излучения, ограничивающего флук¬
туации температуры сверху («не больше
чем» 10 3), и из существования структуры
вселенной, что ограничивает флуктуации
снизу («не меньше чем» 10—6). Но при таком
соотношении средней плотности и флук¬
туаций вполне вероятно, что мы находимся
в области, где вплоть до горизонта плот¬
ность меньше критической, т. е. мы нахо¬
димся там, где c>i=(1—10 4-|-10 ,0) o„<q„.
Почти такой же вероятностью характери¬
зуется и другая ситуация: что мы находим¬
ся в области, где Q2==( 1 +10—4 -j-10—,0) •• 0И>0«' ЗдеСЬ @| И Q2 — это плотности
усредненные, но не по всей Вселенной,
а лишь по объемам 1 и 2; эти объемы ве¬
лики по абсолютной величине (порядка
10 млрд световых лет), но все же малы по
сравнению со всей Вселенной.Какая судьба ожидает нас в первом
случае? Если бы мы ограничились изме¬
рениями внутри горизонта и достигли
точности, позволяющей уловить недобор
0,01 % плотности, наивно мы сказали бы:
«Ура! мир открыт, расширение будет
длиться неограниченно!!»Однако теоретик, знающий, что Все¬
ленная в целом замкнута, т. е. знающий об
общем избытке (>—qm=1 0 10О„, остановитвосторги. Он скажет, что через достаточ¬
ное время порядка Ю10 от сегодняшнего
возраста Вселенной, т. е. через Ю20 лет,
вещество из областей с (£>(>« вторгнется
в ту часть Вселенной, которая наблюдается
сегодня, и расширение все же сменится
сжатием. К такому выводу приводят уп¬
рощенные расчеты Л. П. Грищука и авто¬
ра.Сегодня величина 10—10 взята только
для примера, «с потолка». Можно надеять¬
ся, что через несколько лет фундаменталь¬
ная теория позволит ее уточнить. При
этом подразумевается, что общие пред¬
ставления о ранней Вселенной не изме¬
нятся.Один очень злой теоретик сказал о
тех, кто занимается космологией (а может
быть, и вообще астрофизикой или физикой
элементарных частиц): «Эти люди никогда
не сомневаются, хотя часто ошибаются».
По моему глубокому убеждению, построе¬
ние гипотез и объективная их проверка -—
это магистральный путь развития всякой
науки. Беспринципное накопление фактов
и скептический отказ от каких бы то ни
было гипотез неплодотворны!У человечества в целом, если не у
каждого индивидуума, впереди еще очень
много времени для развития науки, и в
частности космологии.VАстрономияВ поисках внеземных ци¬
вилизацийВ марте 1983 г. Ок-Рид-
жская обсерватория Гарвардско¬
го университета (штат Массачу¬
сетс, США) приступила к поис¬
кам внеземных цивилизаций по
новой методике. Ее радиотелес¬
коп с 25-метровой антенной не¬
равно снабжен специальным уст¬
ройством — анализатором час¬
тот, позволяющим отделять друг
от друга сигналы, принимаемые
телескопом на 131 072 различ¬
ных весьма узких полосах радио¬
частот. Разрешающая способ¬
ность прибора составляет
0,03 Гц.С помощью анализатора
можно обозревать около 68%
небосвода, сканируя область
со склонением от —30° до 4"60°.
Если на одной из частот будет
обнаружен необычно сильный
или «упорядоченный» пульси¬
рующий сигнал, то, в принципе,
его можно будет рассматривать
как попытку внеземной цивили¬
зации заявить о своем существо¬
вании.Особое внимание привле¬
кают так называемые «магичес¬
кие», или «чудесные», частоты,
на которых излучают атомные и
молекулярные облака, рассеян¬
ные в межзвездном простран¬
стве. По мнению некоторых спе¬
циалистов, именно такими час¬
тотами должны воспользоватьсяпредставители любой развитой
цивилизации, если она уже до¬
стигла уровня, на котором из¬
вестна радиоастрономия.Круглые сутки в течение
4—5 лет Ок-Риджский телескоп
последовательно на каждой из
частот своего диапазона будет
«обшаривать» доступную ему
область неба. Тем временем раз¬
рабатывается новый анализатор
частот, который, как надеются
специалисты, будет способен
различать до 8 млн отдельных
частотных диапазонов. Правда,
его разрешающая способность
ниже, чем у ныне действующего
прибора: она составит лишь
1 кГц.Science News, 1983, v. 123, N9 10,
p. 149 (США).
72 Молекулярная генетика«Природа», 1984, № 2Гены, не знающие своего местаМ. Б. ЕвгеньевМихаил Борисович Евгеньев, доктор биологически* наук, старшим
научный сотрудник Института молекулярной биологии АН СССР.
Специалист в области молекулярной цитогенетики дрозофилы.Генетики давно уже установили, что
гены располагаются в хромосомах линей¬
но, один за другим, и каждый ген
«знает» свое место. Именно на этом осно¬
ваны все подходы, применяемые в генетике
и цитогенетике для установления положе¬
ния генов в хромосомах, для их, как говорят
генетики, локализации. Сделанное несколь¬
ко лет назад открытие множественных ге¬
нов с нестабильным положением в хро¬
мосомах на первый взгляд не укладывает¬
ся в рамки классической генетики. Их су¬
ществование в геноме эвкариотических ор¬
ганизмов ставит массу вопросов: что де¬
лают мобильные гены в клетках? для чего
они нужны? каково их происхождение?
Строго обоснованных ответов пока немно¬
го, значительно меньше, нежели гипоте¬
тических высказываний.В предлагаемой статье автор зна¬
комит читателей с современным состояни¬
ем знаний о загадочных повторяющихся
генах, а также с собственным взглядом
на значение этих генетических элементов
в жизни клетки и организма.КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ У
КУКУРУЗЫ И МНОЖЕСТВЕННЫЕ ГЕ¬
НЫ ДРОЗОФИЛЫИстория открытия этих генов не сов¬
сем тривиальна. Еще в 50-х годах амери¬канский генетик Барбара Макклинток опуб¬
ликовала несколько статей об открытии
необычных генетических факторов у куку¬
рузы, способных влиять на действие дру¬
гих генов, а также обладающих удиви¬
тельным свойством менять свое положение
в хромосомах1. Исследовательница назвала
эти факторы контролирующими эле¬
ментами.Хотя работы Макклинток были опуб¬
ликованы в солидных изданиях и, несом¬
ненно, прочитаны многими генетиками, они
не произвели большого впечатления на био¬
логическую аудиторию. Им просто не по¬
верили... Еще не пришло их время.Судьба обнаруженных Макклинток
контролирующих элементов далеко не
единственная, сходные ситуации не раз
складывались в биологии. Вспомним хотя
бы открытие Г. Темином обратной тран-
скриптазы (фермента, осуществляющего
синтез ДНК на матрице РНК), за много
лет до этого предсказанное советским гене¬
тиком С. М. Гершензоном. Такова же участь
открытия нуклеосомной структуры хрома¬
тина, генетической нестабильности у дро¬
зофилы и т. д. Сюда же, несомненно, мож¬
но отнести и описанные Макклинток кон¬1 McClintock В.— Cold Spring Harbor
Symp. Quant. Biol., 1952, v. 16, p. 13.
Гены, не знающие своего места73тролирующие элементы у кукурузы, пере-
открытые два десятка лет спустя у дро¬
зофилы и дрожжей. Только в 1983 г.
работа Макклинток получила заслуженную
оценку: первооткрывательнице подвижных
элементов генома присуждена Нобелев¬
ская премия2.Все приведенные примеры роднит
одно общее свойство: после «окончатель¬
ного открытия» появляется буквально
шквал работ на эту тему и многие ис¬
следователи сразу вспоминают, что и они
наблюдали нечто подобное и у них по¬
лучались такие же результаты.Мобильные генетические элементы
(идентичные или сходные последователь¬
ности ДНК, расположенные в разных участ¬
ках хромосом), во многом похожие на кон¬
тролирующие элементы кукурузы у дро¬
зофилы, были независимо обнаружены сот¬
рудниками лаборатории Д. Хогнеса3 (Стен¬
фордский университет, штат Калифорния,
США) и в лаборатории Г. П. Георгиева
(Институт молекулярной биологии АН
СССР) Ю. В. Ильиным и Н. А. Чурико¬
вым4. Открытие было сделано в какой-то
мере случайно: эти гены никто специаль¬
но не искал, исследователи вели поиск
клонов, содержащих интенсивно работаю¬
щие гены дрозофилы. Стратегия экспери¬
мента в обеих лабораториях в общих чер¬
тах была сходной. Применив методы ген¬
ной инженерии, размножали различные
фрагменты ДНК дрозофйлы в плазмиде
кишечной палочки, после чего из полу¬
ченного «банка» отбирали фрагменты
(клоны), активно образующие гибриды с
информационной РНК (иРНК).Затем в клонированную ДНК вво¬
дили радиоактивную метку и проводили
гибридизацию с цитологическими препара¬
тами предварительно денатурированных
многонитчатых (политенных) хромосом
слюнных желез дрозофилы. Эти гигантские
структуры образуются в результате мно¬
гократных делений хромосом без их рас¬
хождения, причем дочерние хромосомы
остаются тесно прижатыми друг к другу,
представляя как бы многожильный про¬
вод, в котором каждая жилка тесно при- >
легает к другой по всей длине5. Ги¬
гантские многонитчатые хромосомы служат1 Лауреаты Нобелевской премии 1983 года.—Природа, 1984, № 1, с. 98 .’ Finnegan D. J. et al.— Ibid., 1977, v. 42,
p. 1053.4	Ilyin Y. V„ Tchurikov N. A. et al.—
Ibid., p. 959.5	Painter T. S.— Science, 1933, v. 78, p. 585.идеальным объектом для локализации ге¬
нов методом молекулярной гибридизации
с их меченым аналогом, поскольку в таких
хромосомах каждый ген представлен более
чем тысячей копий. Совершенно очевидно,
что молекулы нуклеиновых кислот, мечен¬
ные радиоактивным изотопом, тем быст¬
рее «найдут» при гибридизации компле¬
ментарные им фрагменты ДНК, чем выше
будет относительная концентрация соот¬
ветствующих фрагментов в пробе.Опыты по молекулярной гибридиза¬
ции различных меченых клонированных
фрагментов ДНК с гигантскими хромосо¬
мами слюнных желез дрозофилы привели
к неожиданным результатам. Оказалось,
что многие активно работающие в клет¬
ках гены представлены не одной ко¬
пией, а разбросаны по хромосомам и их
число иногда достигает многих десят¬
ков. Так были открыты множественные
гены у дрозофилы.НУЖНЫ ЛИ МНОЖЕСТВЕННЫЕ ГЕНЫКЛЕТКЕ?Итак, множественные диспергирован¬
ные гены существуют не только в гено¬
ме кукурузы, но и дрозофилы. Они ак¬
тивно «работают», т. е. с них считывает¬
ся информационная РНК, составляющая от
0,1 до 2% всей иРНК клетки. Но считы¬
вается, и только. Образовавшаяся иРНК поч¬
ти не входит в полисомы — рабочие
фабрики, где происходит синтез разно¬
образных клеточных белков. Следователь¬
но, повторяющиеся гены не могут коди¬
ровать никакого белка и не являются
структурными генами. Тогда зачем же они
нужны клетке?Судя по результатам экспериментов
Макклинток, необычные генетические фак¬
торы кукурузы обладают способностью
влиять на действие других генов. Может
быть и множественные гены дрозофилы
обладают таким же свойством?После того как повторяющиеся гене¬
тические элементы были выделены и опи¬
саны в лаборатории Георгиева, многие ис¬
следователи предположили, что это гены
«клеточного хозяйства», т. е. генетические
элементы, обеспечивающие такие важней¬
шие клеточные функции, как деление,
дыхание и другие реакции клеточного
обмена. Совершенно очевидно, что после¬
довательность ДНК, контролирующей по¬
добные реакции, должна мало изменяться
в эволюции, поскольку почти любые на¬
рушения в структуре таких генов приве¬
ли бы к летальному исходу как самой
74М. Б. ЕвгеньевV • Тхл* * * •^ Ч. \»!((ft ■
! %v *г V* .Полнтенные хромосомы Drosophila melanogaster
после гибридизации с радиоаитивно меченной ДНК
одного иэ клонированных семейств мобильных
диспергированных генов. Наиболее темные участки
на микрофотографии — интенсивно гибридизую-
щиеся множественные гены.клетки, так и организма. Следовательно,
если мобильные диспергированные гены
действительно играют важную роль в клет¬
ке, они должны быть консервативными,
их структура должна иметь сходство у ор¬
ганизмов, отделенных друг от друга боль¬
шим отрезком эволюционного пути. В от¬
ношении многих клеточных генов сейчас
имеются доказательства сохранения ста¬
бильности их структуры в ходе эволюции.
Известно, напримёр, что рибосомные и
гистоновые цистроны, а также гены, кон¬
тролирующие ответ клетки на тепловой
шок, сохранили поразительное постоянство
в процессе дивергентной эволюции0.Предположив, что и мобильные дис¬
пергированные гены консервативны и сох¬
ранились в неприкосновенности у разных
видов, мы приступили к эксперименталь¬
ному обоснованию своей гипотезы. Для
этой цели мы провели гибридизацию мно¬
жественных генов, выделенных из генома
Drosophila melanogaster, с хромосомами
ряда других видов дрозофилы, т. е. пока
мы экспериментировали с филогенетически
близкими организмами. Результат был со¬
вершенно неожиданным: оказалось, что все
проанализированные семейства мобильных
генов D. melanogaster или полностью от¬
сутствуют в хромосомах других изученных*.*&*Асимметричное расположение мобильны! диспер¬
гировании! генов в дву! частично спаренны! гомо¬
логичны! 1ромосома1. Асимметрия в локализации
показана стрелкой.видов дрозофилы, или у этих видов имеют¬
ся свои собственные, не схожие с генами
D, melanogaster мобильные элементы. Так,
выделив и описав (совместно с Г. Н. Ени-
колоповым и др.) типичное семейство этих
генов из генома D. virilis, мы обнару¬
жили, что это семейство, состоящее почти
из 200 копий, не содержится ни в гено¬
ме D. melanogaster, ни во многих дру¬
гих исследованных видах плодовых мух7.
Таким образом, в поисках доказательств
консервативности структуры мобильных ге¬
нов дрозифилы мы выявили прямо про¬
тивоположное их свойство — высокую ви¬
довую специфичность.Исходя из этих результатов никак
нельзя предположить, что мобильные дис¬
пергированные гены осуществляют важную
клеточную функцию. Скорее всего клет¬
ка (и организм) вполне может обойтись
без таких генетических элементов: ведь
живут же мухи D. virilis без множествен¬
ных генов D. melanogaster и наоборот...
Следовательно, вопрос о конкретной роли
диспергированных генов дрозофилы оста¬
ется без точного ответа, потому возни¬
кает новое предположение: может быть,
множественные гены дрозофилы и так на¬
зываемая эгоистическая ДНК — одно и
то же?Evgen'ev М. В. et al.— Chromosoma,
1978, V. 68, р. 357.Evgen'ev М. В., Enikolopov G. N.
et al— Ibid., 1982, v. 85, p. 375.
Гены, не знающие своего мест,75Фрагмент генома D. virilis, буквально «нашпиго¬
ванный» мобильными генетическими элементами
(наиболее темные области микрофотографии).Гибридная пятая пара хромосом D. virilis. Стрелкой
указано место, где ■ хромосому D. littoralis анедрил-
ся один из мобильные геноа хромосомы О. virilis.О	существовании «эгоистической
ДНК» в последние 2—3 года идет активная
дискуссия. К этой разновидности относят
имеющиеся в клетке последовательности
ДНК, по мнению некоторых исследова¬
телей, представляющие собой балласт,
лишний груз для клетки8.'Считается, что
единственная функция таких «генов-эгои-
стов» — только самосохранение в клетке
и, если удастся,— размножение. Присут¬
ствуют они в клеточном геноме потому,
что от них просто невозможно избавиться.Идеальным кандидатом на роль «ге-
нов-эгоистов» и предстают мобильные дис¬
пергированные гены дрозофилы. Их свойст¬
ва во многом сходны с «эгоистической
ДНК»: гены эти множественны, не кодиру¬
ют никакого белка, проявляют высокую ви-
доспецифичность и, судя по всему, клетка
легко может без них обойтись. Но послед¬
нее их свойство — способность менять
свое место в геноме, т. е. перемещать¬
ся по хромосомам — заставляет заду¬
маться если не над их эгоистичностью,
то, по крайней- мере, над их влиянием на
активность других генов. Ведь если та¬
кие генетические элементы могут менять
положение в геноме, это должно каким-то
образом сказываться на работе «настоя¬
щих» структурных генов клетки.МОБИЛЬНЫЕ ГЕНЫ — ВИНОВНИКИ
ГИБРИДНОГО ДИСГЕНЕЗА?Впервые нестабильность положения
диспергированных генов у дрозофилы бы¬
ла обнаружена Е. В. Ананьевым в совме¬
стных исследованиях с сотрудниками лабо¬
ратории Георгиева9. Изучая расположение
этих генов в хромосомах гибридных осо¬
бей дрозофилы (потомства, полученного от
скрещивания разных лабораторных линий
одного вида мух), исследователи заметили,
что в тех случаях, когда гомологичные
хромосомы неплотно прилегают друг к
другу, отчетливо видно несовпадение мно¬
жественных генов в гомологах. Было уста¬
новлено также, что некоторые позиции,
занимаемые этими генами у исходных ли¬
ний дрозофилы, различны.Проанализировав многие сотни осо¬
бей из различных лабораторных линий
плодовых мух, мы убедились, что в каждой
индивидуальной линии рисунок расположе¬
ния изучаемого семейства множественных
генов в норме поразительно постоянен.
Следовательно, если в гибридных хромо¬
сомах меняется расположение этих генети¬
ческих элементов по сравнению с исход¬
ным, это может свидетельствовать об их
способности перемещаться по геному,*	От gel L. Е., Crick F. Н. С.— Nature,
1900, v. 284, р. 604.’Ananiev Е. V. et al.— Chromosome, 1978,
v. 70, p. t.
76М. Б. Евгеньев«прыгать» из одной хромосомы в другую.
Однако происходят эти события, по-види-
мому, в строго определенных условиях.
Что же нужно, чтобы повторяющиеся ге¬
ны, «забыв» о своем месте в хромосо¬
мах, начали «прыгать»? Мы полагаем, что
для таких перемещений необходима гете-
роэиготность хромосом. А такое со¬
стояние возникает при образовании гиб¬
ридных организмов.Проводя межлинейные и межвидо¬
вые скрещивания, генетики давно выяви¬
ли разнообразные нарушения у гибрид¬
ных потомков. К ним относятся стериль¬
ность гибридов, появление хромосомных
и точечных мутаций, частые случаи нару¬
шения поведения хромосом в митозе и
мейозе гибридов и т. д. Все нарушения,
которые часто наблюдаются в гибридном
поколении, принято называть гибридным
дисгенезом.После обнаружения мобильных дис¬
пергированных-генов некоторые исследова¬
тели, имеющие дело с гибридным дисге¬
незом, предположили, что все эти яв¬
ления можно легко объяснить, исходя из
представления о транспозиции («прыжках»)
повторяющихся генов. Придерживаясь та¬
кого же мнения и полагая, что непремен¬
ным условием таких перемещений являет¬
ся гетерозиготность хромосом, мы осно¬
вываемся на следующем допущении: по¬
вторяющиеся генетические элементы спо¬
собны перемещаться не в любой локус
гомологичной хромосомы, а лишь в аллель¬
ный локус, пока не занятый подобными
генами. Именно поэтому перемещения,
или транспозиции, мобильных генетических
элементов в норме происходят крайне
редко, а при проведении скрещиваний
между линиями (а тем более видами),
отличающимися по числу и расположению
таких генов, частота транспозиций в неко¬
торых гибридных комбинациях повышает¬
ся на несколько порядков. Нам пред¬
ставляется, что массовое «заражение»
эволюционно неподготовленного генома
различными членами семейства этих под¬
вижных генов и может привести к возник¬
новению всех нарушений, часто наблюдае¬
мых в гибридах.Для проверки своей гипотезы мы про¬
вели серию скрещиваний двух видов дро¬
зофилы — D. virilis и D. littoralis. Выбор
партнеров был обусловлен тем, что в гено¬
ме D. virilis имелось семейство мобиль¬
ных генов, занимающих примерно 200 раз¬
личных участков в хромосомах, а в гено¬
ме D. littoralis такие гены отсутствова¬
ли. Пытаясь «заразить» хромосомы послед¬него вида генами D. virilis мы перенес¬
ли одну из хромосом D. littoralis в ге¬
ном D. virilis и получили линию, где
все хромосомы принадлежали D. virilis
и только пятая пара была гибридной:
в ней одна хромосома происходила от
D. littoralis. Мух с таким геномом мы
поддерживали в течение десятков поко¬
лений, причем были предприняты все
меры по предотвращению обычной ге¬
нетической рекомбинации в этой гиб¬
ридной паре хромосом.Интересно было посмотреть, не зара¬
зится ли такая хромосома за время пре¬
бывания в «чужом» геноме его специ¬
фическими «генами-паразитами», его под¬
вижными генетическими элементами. Для
проверки этого предположения мы снова
провели гибридизацию меченого фрагмен¬
та ДНК, содержащего исследуемый клон
мобильных элементов D. virilis, с гигант¬
скими хромосомами новой линии дрозофи¬
лы. Наши предположения оправдались: в
пятой хромосоме D. littoralis, находив¬
шейся в течение многих поколений в гено¬
ме D. virilis, появился один фрагмент
ДНК из клонированного семейства мно¬
жественных подвижных генов. Значит, за
время пребывания в чужом геноме пятой
хромосомы D. littoralis произошло ее
«заражение» генами другого вида — D. vi¬
rilis. Замечательно, что гены перемести¬
лись в том единственном месте, где пятые
хромосомы исходных видов в гибриде тес¬
но сближены. Хотя трудно пока предпо¬
ложить конкретный механизм таких транс¬
позиций, наиболее вероятной нам представ¬
ляется генная конверсия, хорошо изучен¬
ная у дрожжей и описанная недавно у
дрозофилы10.Таким образом, подтвердилось наше
предположение, что для транспозиции не¬
обходима гетерозиготность аллельных ло-
кусов. Кроме того, необходим, очевидно,
и их молекулярный контакт, а также го¬
мология контактирующих участков хромо¬
сом. Тогда становится понятным, что в
максимально однородных, почти гомози¬
готных, лабораторных линиях дрозофилы
транспозиции должны происходить редко
(так и бывает на самом деле), в то время
как при скрещивании различных линий, а
тем более видов, эти события должны слу¬
чаться гораздо чаще. Происходят ли транс¬
позиции спонтанно, или существует особая
генетическая система, контролирующая
этот процесс, мы пока не знаем; поискам1(1 Brown A. J. Н.( I s h - Н о г о w i с i D..—
Nature, 1981, v. 290, p. 677.
Гены, не знающие своего места77таких систем посвящены сейчас исследо¬
вания многих ученых как в нашей стране,
так и за рубежом.ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ
МОБИЛЬНЫХ ГЕНОВ ПОКА НЕИЗВЕ¬
СТНЫСаАа по себе способность мобиль¬
ных диспергированных генов менять место
в хромосомах и встраиваться в новые участ¬
ки генома воспринимается как факт, сви¬
детельствующий о ненужности и, вероятно,
даже паразитизме такой ДНК. И это-то
наводит на мысль: а не вирусной ли при¬
роды загадочные генетические элементы?
Такое предположение действительно вы¬
сказывалось вскоре после открытия диспер¬
гированных генов у дрозофилы, и для это¬
го были основания: в клетках плодовых
мух давно уже обнаружены различные ви¬
русы.Чтобы понять, насколько реально та¬
кое предположение, нужна многосторон¬
няя информация о подвижных генах. К
настоящему времени уже получены разно¬
образные сведения об этих генетических
элементах. Сразу же после их описания
начались интенсивные исследования их мо¬
лекулярной структуры. Благодаря приме¬
нению современных методов генной инже¬
нерии и структурной химии нуклеиновых
кислот, мы знаем сейчас ^строение типич¬
ных мобильных генов, известны также
и их семейства, по своим свойствам не
укладывающиеся в общую схему. Основ¬
ной структурный признак типичных подвиж¬
ных генетических элементов — наличие
на их концах специфических последова¬
тельностей (названных длинными конце¬
выми повторами), состоящих из нескольких
сот пар нуклеотидов. В своей основной
части эти повторы одинаковы по структуре
(их называют прямыми повторами). В на¬
чале и в конце каждого мобильного гена
имеются также короткие обращенные пос¬
ледовательности, начинающиеся триплетом
ТСТ и оканчивающиеся АСА. В некоторых
подвижных генетических элементах такие
короткие последовательности не окружают
длинные' повторы, а являются их конце¬
выми областями. В этом случае коротких
повторов бывает два — по одному в
каждом длинном.Еще одна характерная черта: каждый
из подвижных генов как бы заключен с двух
сторон в скобки из 4—5-нуклеотидных пря¬
мых повторов (например, CGAT). Такие же
повторы есть в бактериальных транспозо-
нах, где их наличие связывают с интегра¬цией в геном хозяина, но примечательно,
что дуплицирует эти повторы сама хозяй¬
ская клетка. Еще в мобильных генах есть
блоки нуклеотидов, которые принято счи¬
тать сигнальными для начала и оконча¬
ния транскрипции.Замечательно, что по многим харак¬
терным для подвижных рассеянных по хро¬
мосомам генов признакам они весьма схо¬
жи с некоторыми прокариотическими
транспозонами, а также с ретровирусами
птиц и млекопитающих. Особенно велико
сходство в общей схеме строения длинных~6300 нуклеотидовоА	ТА	ТG	Ст	СТ	тТ	Аа-А Т
А^Т А—тT А^С сA	TT	АС	СТ	АCGAT TCTCCCTCCTTT ... TCAGGCTCGCCA CGATвнутренняя частьС1ема строения одного нэ мобильных генов
D. melanogaster. Длинные концевые повторы состоят
из 442 пар нуклеотидов. Каждый из повторов
содержит на cbohi концах короткие обращенные
последовательности, начинающиеся триплетом ТСТ
и оканчивающиеся АСА. С двух сторон данный мо¬
бильный ген, окружен прямыми короткими повто¬
рами — CGAT.концевых повторов. Кроме того, транскрип¬
ция мобильных генетических элементов, как
и ретровирусов, идет с обеих цепей ДНК,
причем одна из них транскрибируется с
большей интенсивностью.Обнаружено удивительное сходство и
в молекулярном механизме, благодаря ко¬
торому происходит встраивание ретровиру¬
сов мыши в ДНК «хозяина» и перемеще¬
ние по хромосомам диспергированных
генов у дрозофилы. И все-таки мы не мо¬
жем пока ставить знак равенства между
мобильными диспергированными генами и
ретровирусами, не все еще здесь ясно.
Но уже сейчас можно с уверенностью ска¬
зать, что эти элементы клетки эволюцион-
но связаны.Что же могут делать мобильные дис¬
пергированные гены в клетке? Каковы по¬
следствия их симбиоза (или паразитизма)?
Хотя клетка легко может обойтись без то¬
го или иного семейства мобильных генов,
78М. Б. Едгеньв!это вовсе не означает, что сами подвиж-
ные гены для нее безразличны. Напро¬
тив, все время появляются факты, свиде¬
тельствующие о влиянии на самые разные
стороны функционирования генома эвкари-
от присутствующих в нем повторяющихся
генетических элементов. Известно, напри¬
мер, что эти элементы при своем пере¬
мещении в геноме могут захватывать со¬
седствующие с ними структурные гены и
переносить их на свое место. М. Д. Голу¬
бовский сравнил расположение уже изучен¬
ных генов в Х-хромосоме двух видов дро¬
зофилы и обнаружил, что эти гены пере¬
тасованы, как карты в двух колодах, и
лишь иногда попадаются два или три гена,
сохранившиеся в виде блока. По мнению
Голубовского, обычные хромосомные пе¬
рестройки (инверсии, транслокации) не спо¬
собны обеспечить наблюдаемый феномен;
ведущую роль в такой перестройке ге¬
нов могут играть различные семейства
мобильных диспергированных генов. Оче¬
видно, перенесение «рабочего» гена из
«привычного» окружения в новое место в
геноме должно сказаться на его актив¬
ности. Более того, сейчас уже экспери¬
ментально установлено, что значительная
доля спонтанных мутаций у дрозофилы
обусловлена внедрением в кодирующую
часть генов последовательностей мобиль¬
ных генетических элементов. По-видимому,большая часть нестабильных мутаций (му¬
таций с высокой частотой возврата к нор¬
мальному фенотипу) является результатом
вставок такого типа. В определенных слу¬
чаях перенос генов или их участков (на¬
пример, промоторов) может привести к
злокачественному перерождению клетки,
канцерогенезу.Таким образом, хотя мобильные дис¬
пергированные элементы и не кодируют
никакого белка, а следовательно не вы¬
полняют определенной специфической
функции, однако в силу своих особенно¬
стей они могут играть громадную роль в
функционировании и эволюции генетиче¬
ского материала.Хотя мы сейчас сравнительно хоро¬
шо представляем себе молекулярное
строение мобильных диспергированных ге¬
нов, наши знания об их происхождении
и эволюции более чем ограниченны. Не
вызывает сомнения, однако, что эти «ненуж¬
ные» клетке элементы оказывают сущест¬
веннейшее влияние на такие фундаменталь¬
ные процессы, как рекомбинация и функ¬
ционирование хромосом. Лишь новые ис¬
следования, проведенные на удобных био¬
логических моделях, помогут нам оценить
значение мобильных диспергированных
генов для деятельности и эволюции гене¬
тического аппарата эвкариотических орга¬
низмов.ГБиохимияИнтерферон без интер¬
феронаИнтерферон — белок, ко¬
торый вырабатывается клетка¬
ми организма при вирусных
инфекциях. Интерферон обла¬
дает одним важным свойст¬
вом — он тормозит размно¬
жение в клетках вирусов, а так¬
же развитие ряда опухолей.Стало известно, что его
активность связана с олигонук-
леотидным комплексом, кото¬
рый синтезируется клетками в
период заражения их вируса¬
ми. Молекула олигонуклеотида
активирует одну из клеточных
рибонуклеаз, вызывая тем са¬
мым повреждение РНК вирусов.
Поэтому задача фармаколо¬
гов — установить структуру
олигонуклеотида и синтезиро¬
вать его. Осложняет эту зада¬
чу нестабильность молекулы
олигонуклеотида: внутри орга¬низма она способна «жить»
лишь считанные минуты.Ж. Госелин и Дж. Имбах
(G. Gosselin, J. Imbach; уни¬
верситет в Монпелье, Франция)
на протяжении нескольких лет
занимались синтезом аналогов
этого олигонуклеотида, стре¬
мясь добиться, чтобы они обла¬
дали противовирусным действи¬
ем, но были более стабиль¬
ными и хорошо проникали
внутрь клеток. В 1981 г. им
удалось создать такой аналог,
особенностью которого было
содержание в нем одного из
сахаров — ксилозы. Недавно
появились сообщения о резуль¬
татах биологического тестирова¬
ния этого вещества, которое
французские исследователи
провели совместно с амери¬
канскими исследователями из
Пало-Алто (штат Калифорния,
США). Искусственно синтези¬
рованный аналог сохранил силь¬ную антивирусную активность
природного нуклеотида. В то же
время его стабильность была в
100 раз более высокой. Ока¬
залось, что он способен тор¬
мозить размножение вируса
герпеса, но механизм противо¬
вирусного действия синтезиро¬
ванного вещества отличается от
механизма природного.По мнению авторов рабо¬
ты, полученное вещество по
своему действию сможет ус¬
пешно конкурировать с интер¬
фероном. Вполне возможно,
что производство интерферо¬
на, необходимым условием ко¬
торого является получение жи¬
вых клеток доноров или ис¬
пользование методов генной
инженерии, будет заменено син¬
тезом аналога природного оли¬
гонуклеотида методами органи¬
ческой химии.Nature, 1983, v. 302, № 5910,
p. 723 (Великобритания)
ТехникаиПрирода», 1904, N9 2 J9Автоматизированные системы научных исследований
и аппаратура КАМАКЛ. А. Маталин-Слуцкий, И. Ф. КолпаковЛее Александрович Маталин-Слуцкий, доктор технически* наук, про¬
фессор, начальник лаборатории Института атомной энергии
им. И. В. Курчатова. Занимается проблемами автоматизации научных
исследований. Автор монографий: Многоканальные анализаторы ядер¬
ной физики. М., 1967; Методы регистрации и обработки данных в ядер¬
ной физике и темнике. М., 1960; Электронные методы ядерной физики.
М., 1973 и др.Игорь Филиппович Колпаков, доктор технических наук, начальник от¬
дела Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна).
Специалист в области автоматизации эксперимента в физике высоких
энергий. Автор монографий: Электронная аппаратура на линии с ЭВМ
(в соавторстве с Ю. К. Акимовым, В. И. Рыкалиным, М. Дражевым).
М., 1975; Быстрая электроника для регистрации ядерных частиц (в соав¬
торстве с А. А. Ивановым и Л. А. Тиможиным). М., 1969; Туннельные
диоды и их применение. М., 1965.Накопление и обработка большого
числа данных, получаемых при проведении
научных исследований, интенсификация ис¬
пользования дорогостоящих установок, та¬
ких как ускорители частиц, ядерные реак¬
торы, термоядерные установки и т. п., по¬
вышение эффективности работы самих ис¬
следователей, необходимость получения
результатов эксперимента в кратчайшие
сроки — все это привело к автоматизации
процесса исследования вплоть до автомати¬
зированного управления экспериментом и
установкой. Применяемые для этих целей
автоматизированные системы научных ис¬
следований (АСНИ) за два последних деся¬
тилетия стали необходимым инструментом
в самых различных областях науки: в физи¬
ке атомного ядра и элементарных частиц,термоядерных и медико-биологических ис¬
следованиях, в физике Земли и радиоастро¬
номии и т. п.Характерной особенностью приме¬
няемых АСНИ является широкое исполь¬
зование ЭВМ для сбора, обработки и выда¬
чи экспериментальных данных, а также для
управления экспериментом в реальном
времени (т. е. в процессе его проведения).
Используемые непосредственно для экспе¬
римента или теоретических расчетов совре¬
менные ЭВМ, обладая развитыми внеш¬
ними устройствами, памятью большого
объема, высоким быстродействием и пр.,
позволяют обрабатывать огромное количе¬
ство информации и решать задачи комп¬
лексно и быстро, обслуживая одновремен¬
но множество независимых пользователей.шш
80J1. А. Маталин-Слуцкий, И. Ф. КолпаковОни позволяют реализовать сложные алго¬
ритмы обработки данных. Многие методы,
лежащие в основе этих алгоритмов, были
известны и ранее, однако решение целого
ряда задач стало возможным только после
кардинального увеличения быстродействия
ЭВМ (например, такие операции, как интег¬
ральные преобразования, и в частности пре¬
образование Фурье).Бурное развитие производства интег¬
ральных схем и микропроцессоров позво¬
лило создавать специализированные уст¬
ройства для сбора и обработки данных,
также обладающие большим быстродейст¬
вием и высокой точностью обработки. Мик¬
ропроцессоры, являясь одним из основных
элементов измерительных устройств АСНИ,
обеспечивают возможность обработки дан¬
ных в реальном времени, т. е. возмож¬
ность совмещения этого процесса с самим
процессом измерения, что качественно из¬
меняет и саму постановку эксперимента.Вместе с тем, как бы ни была совер¬
шенна применяемая ЭВМ, она может ре¬
шать задачи только по определенным алго¬
ритмам и программам, представляющим
собой совокупность команд (действий), ко¬
торые должны быть выполнены для получе¬
ния требуемого результата. Если пользова¬
тель не может полностью формализовать
весь процесс сбора и обработки данных,
то необходимо гибкое взаимодействие че¬
ловека и машины. Человек хорошо справ¬
ляется с организаторской и изобретатель¬
ской стороной дела, он непревзойден в
отыскании ассоциаций в среде понятий, не
обладающих очевидной общностью, в рас¬
познавании образов. Безошибочно отбра¬
сывая несущественные детали, он способен
творить. В то же время человек удивитель¬
но «надежен» в течение определенного
интервала времени (несколько часов), и эта
возможность учитывается и удачно исполь¬
зуется во многих экспериментах, проводи¬
мых на основе АСНИ. Поэтому в совре¬
менных АСНИ непосредственная связь
пользователя с системой организуется с по¬
мощью языка, близкого к естественному,
и происходит со скоростью, практически
одинаковой со скоростью человеческой ре¬
чи. Это оказывает огромное влияние на
психологию пользователя, так как работа
в режиме диалога с системой создает у не¬
го ощущение уверенности в неограничен¬
ном владении возможностями АСНИ. По-ви¬
димому, возникающий в этом случае «пси¬
хологический комфорт» связан с близостью
такого способа сбора и обработки инфор¬
мации тому, что мы наблюдаем в живой
природе.В качестве основного средства взаи¬
модействия пользователя с системой при¬
меняется дисплей, устройство отображения
зрительной информации, сочетающее
электроннолучевую трубку с клавиатурой
типа клавиатуры пишущей машинки. В этом
случае работа с системой протекает в есте¬
ственной и наглядной форме, поскольку
результаты работы представляются на экра¬
не электроннолучевой трубки в виде при¬
вычных графиков и буквенно-цифровых
таблиц, формул и т. п. Благодаря дисплею
пользователь может мыслить, оперируя
естественными для него понятиями, обра¬
зами, рисунками, схемами, символами,
и выполнять задачи, требующие творческо¬
го воображения, опыта и научной интуиции,
которые у человека пока лучше, чем у лю¬
бой машины. Это особенно важно при слож¬
ном анализе данных, когда теория не в со¬
стоянии дать исчерпывающего ответа, а
процесс обработки полностью не алгорит-
мизуется.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПРИН¬
ЦИПЫКак уже отмечалось, АСНИ — это
прежде всего система, предназначенная
для быстрого принятия решения. Отсюда
повышенные требования к быстродействию
или времени реакции системы (^1 с). Такое
время необходимо для интерактивного
(диалогового) режима работы пользователя
с системой.Высокая надежность АСНИ, порядка
1000 часов безотказной работы, вызывает¬
ся значительной стоимостью «машинного»
времени таких установок, как ядерные ре¬
акторы, установки лазерного термоядерно¬
го синтеза, ускорители частиц, телескопы
и т. д.Гибкость в работе, допускающая са¬
мые различные изменения структуры и со¬
става АСНИ,— условие, обеспечивающее
возможность перехода к другому виду ис¬
следования.Высокие метрологические характери¬
стики, такие как -разрешающая способ¬
ность, малая погрешность измерений, за¬
щищенность от помех и т. д., гарантируют
получение достоверных результатов.Коллективное обслуживание десят¬
ков, а зачастую и сотен независимых поль¬
зователей требуется из-за большой стои¬
мости самой АСНИ (несколько миллионов
рублей; это касается, прежде всего, внеш¬
них устройств ЭВМ).И, наконец, простота эксплуатации
всей системы.
Автоматизированные системы научных исследований и аппаратура КАМАК81Вот, пожалуй, основные требования,
которые предъявляются со стороны поль¬
зователей к современным АСНИ. Можно
назвать несколько основных принципов,
реализация которых позволяет создать
АСНИ, удовлетворяющую указанным кри¬
териям.Распределенная обработка данных.Реализация этой идеи позволяет распреде¬
лять ресурсы системы между пользовате¬
лями, допуская автономную работу каждо¬
го иэ них, и в то же время дает воз¬
можность осуществлять централизованное
управление, открывая пользователям до¬
ступ ко всей информации, собранной в си¬
стеме. Основная проблема, которая возни¬
кает при практическом осуществлении это¬
го принципа обработки, заключается в соз¬
дании быстродействующих (до 1 Мбит/с)
линий (шин), по которым происходит обмен
данными между различными подсисте¬
мами.Использование магистральных струк¬
тур. Магистраль, или канал данных (общая
шина), физически представляет систему
электрических линий, по которым осуще¬
ствляется обмен сигналами (цифровыми
данными) между различными составляю¬
щими АСНИ. По одним и тем же линиям
может происходить обмен сигналами раз¬
личного назначения (в разное время). Такая
организация позволяет достичь необходи¬
мой гибкости в работе системы, а также
унифицировать аппаратные и программные
средства.Модульность и унификация аппарат¬
ных средств. К аппаратным средствам
АСНИ относятся: измерительная аппарату¬
ра, в которой операции выполняются в ана¬
логовой форме (т. е. в форме непрерывно
изменяющихся по величине электрических
сигналов, которые поступают с датчиков
измеряемых величин), программно-управ¬
ляемая аппаратура, где все операции осу¬
ществляются в цифровой форме (т. е. в
форме дискретных электрических сигна¬
лов), и, наконец, микро- и мини-ЭВМ раз¬
личных типов. Наибольшее распростране¬
ние нашли программно-управляемые си¬
стемы, выполненные на основе стандарта
КАМАК. Система КАМАК благодаря широ¬
кому набору стандартных модулей, соче¬
тающихся друг с другом по принципу дет¬
ского конструктора, позволяет создавать
АСНИ для самых различных эксперимен¬
тов. В качестве мини- и микро-ЭВМ в совре¬
менных АСНИ наиболее часто используют¬
ся ЭВМ типа «Электроника 60», СМ-4,
ТРА-11 /48 (ВНР), PDP-11/70 (США, фирма
DEC). Характерной особенностью перечис¬ленных ЭВМ является соблюденная на всех
уровнях совместимость аппаратуры и про¬
граммного обеспечения.Модульность и унификация про¬
граммного обеспечения. Программное
обеспечение АСНИ состоит иэ стандартно¬
го, обеспечивающего работу с ЭВМ (сюда
относятся операционные системы, трансля¬
торы, пакеты стандартных программ обра¬
ботки данных и др.), и прикладного, кото¬
рое определяет функционирование аппа¬
ратных средств АСНИ. Прикладные про¬
граммы в рамках, определенных пользова¬
телями, обеспечивают последовательность
работы всех программно-управляемых эле¬
ментов АСНИ. Унификация программного
обеспечения заключается в применении на
всех ЭВМ одной операционной системы,
использовании библиотеки унифицирован¬
ных программных модулей и, наконец, в
использовании для взаимодействия пользо¬
вателя с АСНИ единого языка-интерпрета-
тора (языка, ориентированного не на ЭВМ,
а на эксперимент, на проблему, без учета
конкретных особенностей ЭВМ). Как пока¬
зывает опыт разработки и применения
АСНИ, создание программного «продукта»
в настоящее время превышает 50% стои¬
мости всей системы.СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АСНИНесмотря на различие проводимых
исследований, применяемые в них АСНИ
имеют много общего. Рассмотрим упро¬
щенную структурную схему АСНИ. Данные
об исследуемом объекте поступают на из¬
мерительную аппаратуру со специальных
детекторов или датчиков измеряемых вели¬
чин в виде электрических сигналов. В изме¬
рительную аппаратуру входят следующие
основные компоненты: защищенные от по¬
мех линии передачи, усилители, аналого-ци¬
фровые преобразователи, кодировщики но¬
мера детектора и т. д. Совокупность изме¬
рительной аппаратуры, аппаратуры приема
и преобразования сигнала от детектора в
цифровой код образует канал измерения.
Связь измерительной аппаратуры с ЭВМ
(передача цифровой информации) осуще¬
ствляется через так называемый стандарт¬
ный интерфейс — сопрягающее устройст¬
во, представляющее собой определенное
сочетание аппаратных и программных
средств. В ЭВМ производится накопление
и обработка данных, которые поступают
в нее через канал обмена. Эти функции
выполняет центральный процессор, кото¬
рый состоит из устройства управления,
арифметическо-логического устройства и
82Л. А. Маталин-Слуцний, И. ф. Колпаковзапоминающего устройства. Первое из них
обеспечивает функционирование всех ча¬
стей ЭВМ, второе выполняет арифмети¬
ческие и логические операции, а послед¬
нее служит для хранения данных и про¬
грамм.Та часть основной памяти, где вре¬
менно хранятся данные, называется опе¬
ративными запоминающими устройства¬
ми. В них находятся результаты выполнения
промежуточных операций до их использо¬
вания или вывода на внешнее запоминаю¬
щее устройство. Прием информации и ееСтруктурна* схема автоматизированной системы
научныж исследований (АСНИ|. ЗУ — запоминающее
устройство.обработка происходят по программам, хра¬
нящимся в той части основной памяти, кото¬
рая называется запоминающим устройст¬
вом программ. Одна из его частей занята
стандартным программным обеспечением,
а другая часть — прикладными програм¬
мами. Если скорость работы центрального
процессора или емкость запоминающего
устройства не позволяет производить пол¬
ную обработку данных, они передаются
в массовую внешнюю память ЭВМ (магнит¬
ные ленты, магнитные диски ) и (или) затем
в другую ЭВМ с большей производитель¬
ностью.В состав ЭВМ входят так называемые
стандартные периферийные устройства вво-
да-вывода данных, В АСНИ они составляют
часть средств взаимодействия пользователя
с системой. К таким средствам в первую
очередь относятся дисплеи. Буквенно-циф-
ровые печатающие устройства, а также ко¬
пировальные устройства позволяют полу¬
чать документированный материал.Таким образом, в конечном итоге мы
можем прийти к управлению эксперимен¬том. Тогда от ЭВМ на измерительную аппа¬
ратуру через интерфейс поступают обра¬
ботанные центральным процессором дан¬
ные и команды управления, которые воз¬
действуют на характеристики каналов из¬
мерения или на исполнительные устрой¬
ства, изменяющие состояние тех или иных
элементов системы. При необходимости
цифровые данные с выхода ЭВМ преобра¬
зуются в аналоговую форму с помощью
цифро-аналоговых преобразователей.В качестве примеров мы рассмотрим
типичные АСНИ, применяемые в физикевысоких энергии и термоядерных исследо¬
ваниях.ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АСНИСпектрометры физики высоких энер¬
гий представляют собой сложные комплек¬
сы, включающие детекторы частиц, элект¬
ронную аппаратуру и ЭВМ. Комплекс спект¬
рометра организуется таким способом, что¬
бы экспериментатор с помощью ЭВМ мог
зарегистрировать в требуемый момент вре¬
мени ожидаемое число частиц с опреде¬
ленными энергиями, импульсом и прост¬
ранственным расположением.Упрощенная структурная схема тако¬
го спектрометра для изучения событий, воз¬
никающих в результате столкновения уско¬
ренных частиц с веществом мишени пока¬
зана на рисунке. В качестве примера приве¬
дено событие, в котором поступившая от
ускорителя первичная частица А порождает
в веществе мишени две вторичных частицы
Б и В. То, что рождение вторичных частиц
связано с первичной, устанавливается с по¬
мощью сцинтилляционных счетчиков С, ре¬
гистрирующих момент прохождения части¬
цы А и появления частиц Б и В с точностью
до миллиардных долей секунды, и соответ¬
ствующей аппаратуры отбора событий во
времени. Аппаратура отбора событий в про¬наналыизмерен^детемторы,датчикиТЕданные .~УЗУ данных<0ЗУ программпроцессорXгомассовая памятьпредставлениеи вывод данныхданные+управление данные на дальнейшую обработку
Автоматизированные системы научны! исследований и аппаратура КАМАК83стейшем случае представляет собой схемы
совпадений. То, что число образованных
частиц и их пространственное расположе¬
ние соответствует ожидаемому событию,
регистрируется с точностью до десятых
долей миллиметра координатными детек¬
торами — проволочными камерами ПК.
Общее число проволочек, каждая из кото¬
рых формирует сигнал, содержащий одну
единицу информации (бит), в спектрометре
может достигать десятков тысяч. Если обра¬
титься к использованной ранее терминоло¬
гии, такое число источников сигналов соот-Структуриае схема системы регистрации денных для
спектрометре физики высоких внергий. А — переми¬
ная, Б и В — вторичные частицы, С — сциитилляцион-
ные счетчики, ПК — проволочные камеры.ветствует десяткам тысяч каналов измере¬
ний. Сигналы, поступающие с проволоч¬
ных камер для удобства дальнейшего ввода
в ЭВМ формируются в группы, называемые
словами. Пространственный образ события
содержит, в общем случае, гп слов (каждое
слово — от 8 до 16 бит). В современных
экспериментах физики высоких энергий гп
достигает 1Q3—10\ так что все эти слова
не могут быть одновременно переданы по
каналу обмена в ЭВМ. Поэтому они запо¬
минаются предварительно в аппаратуре ре¬
гистрации и затем последовательно пере¬даются в ЭВМ в промежутке до поступле¬
ния следующего события.Аппаратура регистрации представля¬
ет собой набор запоминающих регистров.
По количеству микросхем и транзисторов
эта аппаратура зачастую превосходит сов¬
ременные суперкомпьютеры. Создание и
обеспечение работоспособности такой
большой системы — не простая задача.
Она решается примерно тем же способом,
что и в современных компьютерах — на
основе модульного принципа организации,
при котором система строится из множе¬
ства одинаковых элементов. Компоненты
отдельных каналов регистрации — микро¬
схемы — размещаются на печатной плате,
образующей основной модуль системы.
В целом система содержит до десятков
тысяч таких модулей. Для объединения
отдельных модулей в систему и последую¬
щей ее связи с ЭВМ наиболее удобным
и оказался стандарт КАМАК, который в
своем первоначальном варианте был разра¬
ботан именно специалистами по физике
высоких энергий.Вскоре выяснилось, что на его основе
можно автоматизировать эксперименты и
в других областях физики и даже естест¬
вознания вообще. Рассмотрим в качестве
примера автоматизацию исследований в об¬
ласти управляемого термоядерного син¬
теза.Термоядерные установки (с магнит¬
ным удержанием плазмы) представляют
собой сложные комплексы различных си¬
стем, совместная работа которых обеспе¬
чивает получение плазмы и исследование
ее свойств. По выполняемым функциям
эти системы разделяются на технологи¬
ческие — создающие условия для полу¬
чения и поддержания плазмы, и диагно¬
стические — исследующие саму плазму.
Характерной особенностью многих таких
установок (в частности, наиболее распро¬
страненных — токамаков) является им¬
пульсный режим работы. Объем информа¬
ции, получаемой в них за время одного
импульса, составляет 20—50 Мбайт.Основными задачами АСНИ в этом
случае являются:организация системы управления ба¬
зой данных (архива), обеспечивающей дли¬
тельное хранение больших массивов данных
и программ (например, за все время жизни
установки) и возможность оперативного до¬
ступа к ним;обработка данных, допускающая
предварительную обработку первичных
данных, оперативную обработку во время
импульса и комплексную между импуль¬
сами или во время серии импульсов;
84Л. А. Маталин-Слуцкий, И. ф. Колпаковпредставление экспериментальных
данных или результатов обработки в виде
кривых, гистограмм, текстов и таблиц;взаимодействие пользователя с
АСНИ, обеспечивающее возможность вво¬
да заданий на обработку и проведение
определенного режима работы установки;управление и контроль за работой
функциональных систем и всей установки
в целом.Рассмотрим для примера АСНИ тока-
мака Т-15 Института атомной энергии
им. И. В. Курчатова. Эта система имеетинформации для ее дальнейшей обработки.
На нижнем уровне определяется состоя¬
ние оборудования технологических систем
и вырабатываются сигналы управления,
подаваемые на исполнительные устройства.
Здесь же осуществляются сбор и предва¬
рительная обработка данных систем диаг¬
ностики плазмы.Вся программно-управляемая аппара¬
тура нижнего уровня, включая микро-ЭВМ,
выполнена в стандарте КАМАК и состоит
из нескольких тысяч модулей. Между дат¬
чиками установки и аппаратурой КАМАКСтруктурная схема системы с индивидуальными ин¬
терфейсами канала обмена ЭВМ (слева) и со спе¬
циальной внешней шиной (с п р а в а|. КИ — канал
измерений, ИК — интерфейс канала обмена, И — ин¬
терфейс внешней шины.трехуровневую иерархическую структуру.
Такая структура обеспечивает гибкость уп¬
равления работой всего комплекса и воз¬
можность автономной наладки отдельных
систем. На каждом уровне выполняется
определенный вид задач под управлением
процессоров соответствующей производи¬
тельности. На верхнем уровне ЭВМ с боль¬
шой производительностью (PDP-11 /70) ре¬
шает задачи управления, обработки данных
по сложным алгоритмам, документирова¬
ния результатов, организации архива. Сред¬
ний уровень обеспечивает управление ре¬
жимами технологических и диагностиче¬
ских систем, предварительную обработку
данных и представление их в виде, удобном
для пользователей, подготовку данных для
передачи в архив. Входящие в состав сред¬
него уровня ЭВМ ТРА-11/48 объединяются
в распределенную локальную сеть.Каждая из этих ЭВМ через волокон¬
ные оптические линии связана с нескольки¬
ми (от 3 до 7) микро-ЭВМ нижнего уровня.
Эта связь обеспечивает передачу заданий
на нижний уровень и прием накопленнойвключена измерительная аппаратура, кото¬
рая осуществляет разделение сигналов, со¬
гласование уровней, аналоговую обработку
сигналов (интегрирование), преобразова¬
ние сигналов при измерении неэлектри¬
ческих величин.НЕОБХОДИМОСТЬ СТАНДАРТНОГОИНТЕРФЕЙСАПри практической реализации АСНИ
канал измерения (или группа каналов) вы¬
полняется в виде отдельных модулей
(электронных блоков) и каждый модуль
связывается через интерфейс с каналом
обмена ЭВМ. Интерфейс канала обмена
является сложным по сравнению с обыч¬
ными модулями устройством и, как прави¬
ло, требует больших затрат на разработку
его аппаратурной части и подготовку соот¬
ветствующего математического обеспече¬
ния. Часто эти затраты значительно превы¬
шают стоимость самих каналов измерений.
В результате любое изменение в системе,
например замена ЭВМ или детекторов, ока¬
зывается практически невозможным без су¬
щественных переделок аппаратуры. Кроме
того, число свободных мест в канале обме¬
на ЭВМ, подходящих для подключения ин¬
терфейса, как правило, невелико, так как
существующие полупроводниковые микро¬
Автоматизированные системы научных исследований и аппаратура КАМАК85схемы, из которых состоит ЭВМ, во избежа¬
ние перегрева не могут нести значитель¬
ную электрическую нагрузку. Поэтому вся¬
кое изменение числа каналов измерений,
что в условиях научного поиска практи¬
чески неизбежно, вызывает проблемы.Решением является введение некото¬
рой внешней по отношению к ЭВМ шины
обмена. При таком решении интерфейс
нужен только один на всю систему, он назы¬
вается интерфейсом шины обмена. Каналы
регистрации сопрягаются при этом с шиной
обмена через сравнительно простой интер¬
фейс, обычно составляющий с ними кон¬
структивно единое целое. У системы в та¬
ком случае появляется необходимая гиб¬
кость: смена ЭВМ вызывает замену только
одного интерфейса; отпадает ограничение
на число входов в канал обмена ЭВМ; воз¬
никает возможность повторного использо¬
вания всего множества каналов регистра¬
ции после завершения данного экспери¬
мента для других задач. Все это позволяет
снизить затраты на исследования в целом.
Для обеспечения подобной организации
систем автоматизации необходимо было
ввести какой-то стандарт на внешнюю шину
и интерфейс к ней. Одним из наиболее
широко распространенных в области науч¬
ных исследований стандартов на внешнюю
шину обмена и стал КАМАК.СТАНДАРТЫ КАМАКtСистема КАМАК представляет собой
ряд стандартов на шины обмена, модули,
сопрягаемые с ними, и соответствующее
математическое обеспечение. Первый из
стандартов КАМАК был разработан в
1969 г. Европейским комитетом стандартов
ядерной электроники, называемым в анг¬
лийской аббревиатуре ESONE (European
Standard of Nuclear Electronics). Комитет
ESONE был образован в 1960 г. представи¬
телями исследовательских институтов в
области ядерной физики и физики высоких
энергий. Основное его назначение — подго¬
товка предложений для стандартизации
приборов физического эксперимента и
средств информатики для их взаимозаме¬
няемости и общего использования в научно-
исследовательских институтах Европы. Ко¬
митет имеет неофициальный статус, но
подготовленные им предложения, как пра¬
вило, рассматриваются и принимаются
международными организациями	постандартизации в качестве междуна¬
родных стандартов. Членами ко¬
митета ESONE, в частности, является Объ¬
единенный институт ядерных исследова¬ний в Дубне, Институт ядерных исследо¬
ваний в Сверке (ПНР), Центральный инсти¬
тут физических исследований в Будапеште
и практически все институты ядерных и фи¬
зических исследований Европы.Слово КАМАК является сокращением
английского названия «Применение ЭВМ
для измерений и управления» (Computer
Application for Measurement And Control).
Одинаковость прочтения слова в обе сторо¬
ны символизирует возможность двусторон¬
ней передачи информации через стандарт¬
ный интерфейс от измерительной аппара¬
туры к ЭВМ и обратно.Крейт КАМАК. Крейт (от англ. crate —
решетчатый ящик, или каркас, применяе¬
мый при перевозке товаров на судне)
КАМАК представляет собой каркас, короб¬
ку, в которую, как книги на полку, встав¬
ляются модули с электронными схемами.
С задней стороны в него встроена шина
обмена, представляющая собой ряд парал¬
лельных проводников, по которым переда¬
ются данные и команды. Вся электронная
аппаратура автоматизированной системы
компонуется в модули, размещаемые внут¬
ри крейта. Внутри модуля может разме¬
щаться одна или несколько функциональ¬
ных электронных схем. Обычно внутри од¬
ного модуля стараются размещать возмож¬
но большее число каналов измерений, на¬
сколько позволяет степень интеграции мик¬
росхем. На модуль информация поступает,
во-первых, от шины крейта в виде команд
управления и данных и, во-вторых, через
переднюю панель в виде сигналов от детек¬
торов или данных от других аналогичных
модулей.В одном крейте размещается до 23
функциональных модулей. В крейте всегда
имеется еще один специальный модуль,
называемый контроллером, который обес¬
печивает связь между шиной крейта
КАМАК и каналом обмена ЭВМ. В част¬
ности, контроллер может сам содержать
процессор и память, в которой хранится
программа работы системы и, таким обра¬
зом, управлять ее работой. Информация
по шине крейта передается в виде трех¬
байтных слов. Максимальная скорость об¬
мена информацией составляет 3 Мбайт/с,
что удовлетворяет большинству требований
АСНИ физических экспериментов. Шина
крейта обеспечивает обмен между 368 ис¬
точниками и приемниками информации.С начала 70-х годов модули и крейты
КАМАК стали выпускаться многими зару¬
бежными фирмами, что позволило созда¬
вать модульные АСНИ не только для ядер-
86Л. А. Маталин-Слуцкий, И. Ф. Колпаков	шина крейта-7ЭВМИИАдрайвер ветви
	—иина нрейта-1ННАi «рейта-2	нндЭВМканал
измерений 1данные.командышина крейта-2последовательная шинашина нрейта-62Структурные схемы »лементов системы КАМАК
(свержу вниз): модуль, ветвь, последователь-
нвв шинв. ККА — крейт-контроллер тнпв А, ПК —
ирейт-контроллер дла последовательной шины.Внешний вид основные элементов аппаратур!
КАМАК (сверку вниз): крейт, модуль, шина об
мена, драйвер ветви.
Автоматизированные системы научны» исследований и аппаратура КАМАК87ной физики и физики высоких энергий, но и
для других областей исследований. В СССР
модули КАМАК были разработаны и стали
широко использоваться во многих институ¬
тах АН СССР. Крейт КАМАК в настоящее
время является стандартом в СССР.Ветвь КАМАК. Уже вскоре появилась
необходимость в АСНИ, содержащих боль¬
шее число модулей, чем был способен
вместить крейт. В 1970 г. комитетом
ESONE был разработан и предложен стан¬
дарт на ветвь КАМАК, позволяющий уве¬
личить вместимость системы до 161 мо¬
дуля, в которых возможно разместить свы¬
ше 2500 адресов каналов измерений. Про¬
пускная способность ветви составляет, так
же как и в крейте, около 3 Мбайт/с.
Ветвь КАМАК представляет собой шину из
66 пар проводников, выполненную в виде
кабельно-разъемного соединения. Канал
обмена ЭВМ связывается с шиной ветви че¬
рез специальный интерфейс, называемый
драйвером ветви, который обеспечивает
переход с шины обмена ЭВМ на шину вет¬
ви. Связь шины ветви с шиной каждого
крейта осуществляется через специальный
стандартный модуль — интерфейс, назы¬
ваемый крейт-контроллером типа А. Каж¬
дый контроллер типа А имеет вход и выход
шины ветви, является ее продолжением.Современные АСНИ основываются,
как правило, на одной или нескольких
ветвях КАМАК. Например, в системах ре¬
гистрации данных со сложных детекторов
частиц, установленных на новейших ускори¬
телях со встречными пучками, число ветвей
достигает 8.Последовательная шина. Применение
витых пар проводников в кабеле шины
ветви позволяет удалять крейты и ЭВМ
на десятки метров. Однако по своим тех¬
ническим параметрам ветвь не позволяет
организовать распределенные на большие
расстояния (километры и даже десятки
километров) АСНИ, требуемые, например,
для современных ускорителей частиц
сверхвысоких энергий. Для таких систем
была предложена последовательная шина
КАМАК, позволяющая связывать до 62
крейтов, удаленных практически на любое
требуемое расстояние. Разработка спе¬
циальной последовательной шины была не¬
обходима, поскольку существовавшие ра¬
нее длинные линии связи, например те¬
лефонные линии, не обеспечивали до¬
статочной для АСНИ скорости передачи
информации. Связь последовательной ши¬
ны с каналом обмена ЭВМ организуется
через специальный интерфейс, называе¬
мый последовательным драйвером. От это¬го драйвера исходит кабель последова¬
тельной шины и, возвращаясь к нему
обратно, образует замкнутую петлю связи.
Включенные в эту петлю последователь¬
ные контроллеры составляют тоже еди¬
ное целое с последовательной шиной,
являясь ее продолжением. Передача сооб¬
щений по шине осуществляется последо¬
вательным кодом в определенном, одном
и том же направлении. В случае отказов
отдельных последовательных контроллеров
предусмотрены способы их обхода для вос¬
становления непрерывности шины и аппа¬
ратурный контроль ошибок, возникающих
при передаче сообщений по ней.НОВЫЕ СТАНДАРТЫ В НАУЧНЫХИССЛЕДОВАНИЯХПрименение стандартов КАМАК на
крейт, ветвь и последовательную шину
позволило значительно сократить затраты
на АСНИ, их обслуживание, сроки созда¬
ния и расширило область использования
ЭВМ для научных исследований. Наряду
с этим на развитие АСНИ большое влия¬
ние оказывает прогресс в области мик¬
роэлектроники.В течение последнего десятилетия
число размещаемых в пределах одной
микросхемы (пластины кремния) логиче¬
ских элементов возросло до 104—10 s.
Такая пластина помещается в плоском кор¬
пусе площадью несколько квадратных сан¬
тиметров и носит название сверхбольшой
интегральной схемы (СБИС). Наиболее важ¬
ными СБИС с точки зрения' использо¬
вания в АСНИ являются микропроцес¬
соры и полупроводниковые запоминаю¬
щие устройства.Первый микропроцессор был выпу¬
щен в 1972 г. Он позволял оперировать
лишь с 4-разрядными числами. По мере
совершенствования технологии были разра¬
ботаны сначала 8-разрядные, а затем 16-
раэрядные микропроцессоры. К 1985 г.
предполагается широкое использование
уже 32-разрядных микропроцессоров,
представляющих, по сути дела, ЭВМ в од¬
ном кристалле, цена которой будет на
несколько порядков ниже, чем у сущест¬
вующих малых ЭВМ. Плотность размеще¬
ния элементов на пластине ежегодно воз¬
растает в среднем в 1,6 раза. По прог¬
нозам, эта тенденция сохранится по край¬
ней мере до 2015 г.На рисунке показано предполагае¬
мое увеличение емкости запоминающего
устройства, размещаемого на одном кри¬
сталле пластины кремния (по прогнозу
88Л. А. Маталин-Слуцкий, И. ф. КолпаковАвтоматизированная система сбор* информации
к управления выводом пучна модернизированного
синхрофазотрона — ускорителя релятивистских
ядер Объединенного института ядерньн исследо¬
ваний.фирмы «Intel»). Для сравнения следует
отметить, что в современных ЭВМ запо¬
минающее устройство на 1 Мбит занимает
объем в несколько кубических метров и
стоит сотни тысяч рублей. Можно ожи¬
дать, что уже к 1985 г. цена запоми¬
нающего устройства емкостью 1 Мбит
будет соответствовать цене нынешнего за¬
поминающего устройства емкостью 10 кбит.Появление недорогих СБИС позволя¬
ет перейти к реализации многопроцес¬
сорных АСИИ с использованием микро¬
процессоров и полупроводниковых запоми¬
нающих устройств. Многопроцессорные си¬
стемы позволяют регистрировать и обраба¬
тывать большие потоки данных при мень¬
ших затратах или существенно снизить
затраты системы при выполнении ими тех
же функций и расширить область их ис¬
пользования.Стандарты КАМАК не были рассчи¬
таны на использование многопроцессорных
систем и в основном были ориентирова¬
ны на применение одной ЭВМ в системе.
В свете новых требований необходимо бы¬
ло дальнейшее развитие стандартов
КАМАК, приспособленных для многопро¬
цессорных систем, а также создание но¬
вых стандартов, ориентированных на буду¬
щее развитие микроэлектроники.Стандартная шина обмена многопро¬
цессорных систем отличается от обычнойшины обмена дополнительным наличием
шин приоритетов запросов на обслужива¬
ние и шин арбитража для определения
того из процессоров, который должен в
данный момент оперировать с потоками
данных. В развитии многопроцессорных
стандартных шин обмена имеется три
направления. Во-первых в 1977 г. была
разработана такая шина в рамках систе¬
мы КАМАК. Кроме того, в последнее
время комитетом ESONE разрабатывается
система СОМРЕХ (Compatible Extended Use
of CAMAC Dataway), позволяющая наряду
с многими процессорами подключать к
шине обмена запоминающие устройства
(в виде модулей) практически неогра¬
ниченной емкости.Во-вторых, для быстрых систем от¬
бора и регистрации событий в спектро¬
метрах физики высоких энергий в 1977 г.
комитет NIM (Nuclear Instrumentation
Modules) при Министерстве энергетики
США совместно с комитетом ESONE
начал разработку более быстрой, чем
КАМАК, шины, названной FASTBUS. Цель
разработки этой быстрой шины — обеспе¬
чить большую, по крайней мере на порядок,
скорость обмена данными в сравнении с
существующими шинами и одновременно
параллельную обработку информации мно¬
гопроцессорными системами, в частности
быстрое сканирование и построение спе¬
циализированных процессоров на стандарт¬
ной основе. Пропускная способность бы¬
строй шины составляет около 40 Мбайт/с
(у последовательной шины КАМАК —1	Мбайт/с). В ней предусмотрено расши¬
рение количества адресов внутри модуля,
Автоматизированные системы научных исследований и аппаратура КАМАК89годыПрогноз увеличения емкости запоминающего устрой¬
ства, размещаемого в одном кристалле полупровод¬
ника.позволяющее непосредственно обращаться
к памяти с большой емкостью, реализуе¬
мой на основе современных СБИС. Увели¬
чение пропускной способности и, соответ¬
ственно, быстродействия, привело к необ¬
ходимости использования более мощного
источника питания, чем в крейте КАМАК.Стремление к удешевлению стоимо¬
сти места при сохранении всех требований,
предъявляемых к современному стандарт¬
ному интерфейсу, заставило разработчиков
обратиться к использованию стандартных
конструктивов и печатных плат для созда¬
ния модульных микропроцессорных си¬
стем. К числу таких международных стан¬
дартов относится шина EUROBUS для малых
микропроцессорных систем.В 1981 г. комитетом ESONE пред¬
ложена стандартная микропроцессорная
шина для обработки и сбора данных и уп¬
равления, или сокращенно E3S (ESONE
Small System Standard), которая использует
основные принципы системы EUROBUS.
Функционально система E3S охватывает
все стандарты КАМАК, за исключением
последовательной шины. Важным преиму¬
ществом системы EUROBUS по срав¬
нению с другими предложениями яв¬
ляется выполнение интерфейса модуля в
виде большой интегральной микросхемы,
что позволяет снизить затраты на органи¬
зацию места при использовании этой шины.Структурная схема шины обмена дла многопроцес¬
сорных схем.На конструктивах EUROBUS и соответ¬
ствующей плате основывается также пред¬
ложенный рядом электронных фирм стан¬
дарт VME (Versa Modular Europe), допу¬
скающий скорость обмена по шине
24 Мбайт/с.Таковы некоторые ближайшие пер¬
спективы развития автоматизированных
систем научных исследований.РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРАМаталин Л. А. и др. ЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ
ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ. М.: Атомиздат, 1973.Соучек Б. МИНИ-ЭВМ В СИСТЕМЕ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ. М.: Мир, 1976.КАМАК — СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОЛОГИИ И МЕДИ¬
ЦИНЕ. Под ред. Ю. Е. Нестерихина. Ново¬
сибирск: Наука, 1979.Ступин Ю. В. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ФИ¬
ЗИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И УСТАНОВОК НА
ОСНОВЕ ЭВМ. М.: Энергоиздат, 1983.Куценко А. В., Полосьянц Б. А., Ступин Ю. В.
МИНИ-ЭВМ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКЕ.
М.: Атомиздат, 1975.Брусенцов Н. П. МИНИ-КОМПЬЮТЕРЫ. М.: Нау¬
ка, 1979.
90 Этнография«Природам, 1984, № 2Достоверны ли свидетельства «современных
предков»ГА. И. ПершицАбрам Исакович Першиц, доктор исторических наук, заведующий
сектором Института этнографии АН СССР им. Н. Н. Миклухо-Маклая, за¬
нимается вопросами истории первобытного общества, общей этногра¬
фии, этнографии кочевых народов. Книги: Хозяйство и общественно-
политический строй Северной Аравии. М., 1961; История первобытно¬
го общества (в соавторстве с А. Л. Монгайтом и В. Г?. Алексеевым).
М., 1974. В «Природе» опубликовал статьи: Ипостаси этноса (совмест¬
но с В. В. Покшишевским, 1978, № 12); Остаточные явления в культуре
(1982, № 10).На окраинах ойкумены, преимущест¬
венно в неблагоприятной природной сре¬
де, до недавнего времени сохранялось
немало отставших в своем развитии перво¬
бытных племен. Кое-где имеются они
и сейчас — в центральной Австралии, в гор¬
ных районах Новой Гвинеи, в Амазонии.
Изучая их культуру, этнография судит о ран¬
них ступенях человеческой культуры вооб¬
ще и совместно с другими обществен¬
ными и естественными науками воссоздает
картину первобытной истории. Отсюда
подчас встречающееся образное название
таких племен — наши «современные (или
живые) предки»1. Только достоверны ли
их свидетельства? На этот вопрос имеются
различные ответы, за которыми стоят раз¬
ные подходы к возможностям осмысления
исторического прошлого с помощью этно¬
графических сведений об отставших пле¬
менах нового и новейшего времени.ТРИ ПОДХОДА К ПРОБЛЕМЕПервый подход возник вместе с нау¬
кой первобытной истории. Он был вырабо¬
тан в прошлом веке этнографами-эволю-
ционистами, которые, заимствовав приемы1 Service Е. R. Cultural evolutionism. Theory
in practice. N. Y., 1971, p. 151.естественнонаучного	эволюционизма,впервые попытались расположить извест¬
ные им племена и их культуры на лест¬
нице исторической продвинутости. Наиме¬
нее развитые племена внеевропейского
мира оказались на нижних ступенях этой
лестницы и тем самым — стадиальными
предшественниками других народов.Вообще-то это была правильная идея,
но эволюционисты развили ее слишком
упрощенно и прямолинейно. Они не заме¬
тили или не захотели заметить того, что
за спиной «предков» простиралась такая
же длительная история, как и за спиной
«потомков». Они не учли, что в ходе этой
истории почти все, даже наименее разви¬
тые племена испытали различные воздей¬
ствия со стороны соседей. Одни племена
оказались вытесненными в менее благопри¬
ятные для жизни тропические джунгли,
пустыни аридного пояса, на ледяные
просторы Арктики — эти как бы вынуж¬
денные «экологические ниши», и там их
культурное развитие замедлилось, прио¬
становилось, а то и двинулись вспять.Так обстояло дело, скажем, у кубу
Суматры, которые даже перестали поль¬
зоваться каменными орудиями и очути¬
лись в «деревянном веке». Другие пле¬
мена тем не менее сохранили тесные
контакты с соседями и заимствовали у них
более совершенные орудия труда или
Достоверны ли свидетельства «современных предков»?91оружие, показавшиеся им полезными обы¬
чаи или полюбившиеся представления.
Это случилось, например, с африкански¬
ми бродячими охотниками-пигмеями, ока¬
завшимися под культурным влиянием со¬
седних земледельческих народов.Словом, эволюционисты упустили из
вида, что «предки» являются таковыми
не всегда и не во всем. Они увидели в них
предков почти что в прямом смысле
слова, так сказать, предков без кавычек.
Поэтому неудивительно, что они приняли
на веру также все представленные такими
предками свидетельства.Кроме того, этнографы этого направ¬
ления очень уж свободно строили свои
исторические схемы, используя для них
не столько целые общества с их культур¬
ными системами,, сколько отдельные выр¬
ванные из контекста и произвольно ском¬
понованные явления культуры. При подоб¬
ном подходе схемы не могут не быть бес¬
системными. В самом деле, допустим, что
мы сопоставляем индейцев северо-запад-
ного побережья Северной Америки с их
высокоразвитым рыболовством и байнин-
гов острова Манус (острова Адмиралтей¬
ства) с их примитивным земледелием, при¬
чем в одном случае сравниваем степень
продвинутости форм хозяйства, а в дру¬
гом — степень совершенства орудий труда.
Ясно, что в первом случае более развиты¬
ми в культурном отношений окажутся бай-
нинги, во втором же — северо-западные
индейцы. Еще произвольнее сопоставле¬
ния исторических стадий, реконструиро¬
ванных на основе механического соеди¬
нения признаков разных народов и куль¬
тур. Как заметила американская исследова¬
тельница Р. Бенедикт, эволюционисты соз¬
давали некие чудовища «с правым глазом
из Фиджи, левым — из Европы, одной но¬
гой с Огненной земли, а другой — с Таити,
с пальцами на руках и на ногах из самых
различных мест Земли. На деле таких
фигур нет ни в настоящем, ни в прош¬
лом»2. Подобные приемы заводили в мето¬
дологический туггик.Естественно, что методы эволюцио¬
нистов со- временем вызвали резкую кри¬
тику, а с нею и иные подходы к проблеме.
Допустимо ли изучать культуры, совершен¬
но не учитывая взаимодействия и взаимо¬
влияния, ведущие к культурной диффу¬
зии? — спрашивали этнографы-диффузио-
нисты. Аборигенные культуры могут бытьпоняты лишь как современные исследо¬
вателю целостно функционирующие си¬
стемы и ничего не дают для изучения
прошлого, утверждали этнографы-функ-
ционалисты. Все культуры равноценны в
своем своеобразии, их достижения отно¬
сительны, релятивны; так как же можно
говорить об их большей или меньшей про¬
двинутости! — негодовали этнографы-ре-
лятивисты. Кое-что в этих упреках не ли¬
шено резона. Однако в конечном итоге
в антиэволюционистских подходах к про¬
блеме вместе с водой был выплеснут и
ребенок, т. е. сама идея исторического
развития общества и культуры, а тем самым
и возможность всякого обращения к «со¬
временным предкам» как к особого рода
историческому источнику. Антиэволюцио¬
низм со свойственным ему крайним анти¬
историзмом завел в еще более глубокий
методологический тупик.Между тем отказ от данных этно¬
графии при историческом воссоздании
древнейшего прошлого граничит с отказом
от такого воссоздания вообще. Конечно,
от первобытных времен сохранились не¬
посредственные материальные остатки,
прежде всего вещественные элементы
культуры с запечатленным в них образом
жизни в целом. Изучая их, археологи не
только восстанавливают материальную
культуру создателей вещей, но и строят
осторожные гипотезы об их общественной
и духовной жизни.Но гипотезы остаются гипотезами.
Одни и те же вещи часто, если не в боль¬
шинстве случаев, допускают разное толко¬
вание отраженных в них социальных отно¬
шений и идеологических представлений.
Вот несколько примеров.В раннепалеолитической пещере Ла
Ферраси во Франции была найдена плитка
с чашевидными углублениями и охряными
пятнами и полосами. Что она собой пред¬
ставляла? Приспособление для растирания
охры или первое свидетельство о зарож¬
дении искусства? Археологи нередко нахо¬
дят в культурных комплексах предметы
явно инородного данному комплексу про¬
исхождения. Что это — свидетельство тор¬
гового обмена, результат межгрупповых
брачных связей или военная добыча?3 Или,
скажем, в захоронении вместе с мужчиной
обнаружена одновременно погребенная с
ним женщина. Кто она — жена или рабыня-2. Benedict R. Patterns of culture. L., 1935,p. 49.J Монгант А. Л. Археология Западной
Европы. Бронзовый и железный века. М.,
1974, с. 116 и др.
92А. И. ПершицТаблицаРазличия между прошлой и современной культурамиПрошлые культурыСовременные культурыТип системыстатичныединамическиеИсточник развитиявнешнийвнутреннийНаличие компонентоввыборочноеполноеСостояние компонентовфрагментарноецелостноеДиагностичность компонентовчастичнаяполнаяСвязь между компонентамиагрегативнаяорганичнаяВременной статус отдельным куль¬характеризуемый компрессиейопределяемый непосредст¬турных компонентов(взаимопроникновением отдель¬
ных отложений)венноналожница?4 Еще один пример: раскопано
многокомнатное жилище. Чье оно — боль¬
шесемейной общины или нескольких со¬
седствующих малых семей?5В сотнях и тысячах подобных случаев
археологу приходится обращаться к этно¬
графическим параллелям, проверять свои
гипотезы этнографически. Один из теорети¬
ков советской археологии Ю. Н. Захарук
следующим образом сопоставил «диагно¬
стические» возможности археологии и этно¬
графии6 (см. табл.).Значит, без «современных предков»
не обойтись.Беда только, что предоставляемые
ими живые свидетельства тоже очень часто
неоднозначны, порой противоречивы и во
многих случаях открывают пути к различ¬
ным истолкованиям.Это и понятно. Хотя общества клас¬
сической первобытности и общества «со¬
временных предков» принадлежат к одной
и той же — доклассовой — стадии исто¬
рического развития, они, как правило, раз¬
вивались неодинаково. Первые существо¬
вали до появления на Земле древнейших
цивилизаций и поэтому были более само¬
стоятельными в развитии, вторые находятся
в большинстве случаев на дальней перифе¬
рии цивилизаций и поэтому испытали боль¬
ше сторонних воздействий. Из-за этого для
них даже предложены разные названия:
в одном случае «апополитейные общества»*	См.: Итина М. А. История степных
племен южного Приаралья (II — начало
] тысячелетия до н. э.). М., 1977, с. 216 и сл.1	Массон В. М. Экономика и социальный
строй древних обществ (в свете данных
археологии). Л., 1976, с. 122.*	Захарук Ю. Н. К вопросу о предмете и
процедуре археологического исследования.—
В кн.: Предмет и объект археологии и вопро¬
сы методики археологических исследований.
Л., 1975, табл. VI.(от греч. 'ало — до и noXixeia — цивили¬
зация), в другом — «синполитейные об¬
щества» (от греч. стоv — одновременный
и яоМтеГа — цивилизация)7. Но и без того
одни общества не могут быть тождественны
другим, а значит, «современные предки» —
не эквивалент, а лишь аналог нашим под¬
линным первобытным предкам. Вот почему
их изучение (особенно когда к ним об¬
ращаются не только ради уяснения их ны¬
нешней жизни, но и в целях исторической
реконструкции далекого прошлого) тре¬
бует соответствующих источниковедческих
методов. Здесь-то и берет начало третий
подход к вопросу о «современных предках»
как историческом источнике, который на¬
мечается сегодня в науке о первобытной
истории.В основе этого подхода лежит пони¬
мание исторического развития как законо¬
мерного процесса, в котором сплетены
всеобщее, особенное и единичное. Всеоб¬
щее определяется единством законов исто¬
рического развития. Вспомним Маркса:
способ производства материальной жизни
обусловливает социальный, политический и
духовный процессы жизни вообще8. Стало
быть, сходные способы производства опре¬
деляют в принципе сходные, в общих чертах
повторяющиеся у всего человечества про¬
цессы. Это позволяет сопоставлять между
собой однотипные социально-исторические
системы или составные части, компоненты
систем независимо от их пространствен¬
ного и временного соотношения. Скажем,
в принципе допустимо сопоставить доклас¬
совые общества нового времени с доклас¬7	Першиц А. И. Этнография как источник
первобытноисторических реконструкций.—
В кн.: Этнография как источник рекон¬
струкции первобытного общества. М., 1979,
с. 29 и сл.8	Маркс К.( Энгельс Ф. Соч., т. 13, с. 7.
Достоверны ли свидетельства «современных предков»?93совыми обществами каменного века или
охотничье хозяйство изученных этнографа¬
ми бушменов пустыни Калахари с охот¬
ничьим хозяйством классического мезоли¬
та. Однако наряду со всеобщим сущест¬
вует также особенное и единичное, кото¬
рое определяется уже не только ста¬
диальной принадлежностью, но и своеоб¬
разием природной среды, условиями куль¬
турной изоляции или, наоборот, последст¬
виями культурных контактов и т. п. Отсюда
следует, что не всякие исторические ре¬
конструкции доклассовых обществ по дан¬
ным этнографии одинаково продуктивны
и надежны. Например, нецелесообразно
пытаться исторически воссоздать мезолити¬
ческие общества Ближнего Востока, опи¬
раясь на параллели, взятые у бушменов
пустыни Калахари: те и другие жили в
несхожей географической обстановке. И
тем более нет смысла и даже неправомер¬
но воссоздавать какие-либо черты класси¬
ческой первобытности, используя паралле¬
ли из жизни кубу, так как известно, что
они испытали культурный регресс, кото¬
рый не мог не вызвать дисгармонии в соот¬
ношении элементов их культуры. Иными
словами, достоверность свидетельств «со¬
временных предков» может быть большей
или меньшей и даже совсем ничтожной —
в зависимости от того, для чего и как
они используются.ОБЪЕКТИВНЫЕ ТРУДНОСТИОднако историкам первобытности
жилось бы легче, если бы дело сводилось
лишь к правильному выбору первобытно¬
исторических и этнографических «пар». Реа¬
лизованная возможность такого выбора
скорее исключение, чем правило. Более
того, сколько-нибудь детальная историче¬
ская реконструкция отдельных первобыт¬
ных коллективов по их этнографическим
аналогам, по-видимому, невозможна тео¬
ретически. Ведь в любом конкретном об¬
ществе его типические черты соединены
с единичными чертами, возникшими в ре¬
зультате действия неповторимой комбина¬
ции природных факторов, культурно-исто¬
рических взаимодействий и т. д. Эти еди¬
ничные черты не могут быть спроециро¬
ваны на другое общество, не могут быть
опрокинуты в прошлое. Такая проекция пра¬
вомерна только для типических черт. Сле¬
довательно, реальная задача состоит в том,
чтобы отделить типические черты от еди¬
ничных.Предположим, ученый ставит своей
целью восстановить в общих чертах кар¬тину общества на поздней стадии прими¬
тивного охотничье-рыболовческо-собира-
тельного хозяйства, или в эпоху мезолита.
Этнография представляет в его распоря¬
жение свои данные по таким обществам.
Это аборигены Австралии и андаманцы,
семанги и сенои Малакки, ведда Шри Ланки
и аэта Филиппин, бушмены и пигмейские
племена Африки, она, яганы и алакалуфы
Огненной земли, ботокуды Бразилии, ка¬
лифорнийские индейцы и другие. Однако
ни одно из названных обществ само по
себе, взятое отдельно, не годится для вос¬
создания по нему стадии исторического
развития как всеобщей категории. Ведь,
как уже говорилось, в каждом отдельном
обществе, стадиальные особенности слиты
с конкретно-историческими особенностя¬
ми. Только сравнив между собой ряд таких
обществ, можно увидеть, какие черты яв¬
ляются типичными, а какие нет.Так, поскольку в большинстве подоб¬
ных обществ обнаружены община (локаль¬
ная группа) и более или менее выражен¬
ная родовая организация, парная семья и
поло-возрастные группы, тотемизм, ани¬
мизм и магия, мы вправе считать, что эти
черты культуры были всеобщими для пле¬
мен мезолита. Допустимо пойти дальше,
обратив внимание на то, что для ряда этно¬
графических обществ охотников и собира¬
телей пустынных областей характерны из¬
вестная атомизация общественной струк¬
туры — ослабление общинно-родовой орга¬
низации. Эту черту — уже не всеобщую,
а особенную, т. е. присущую только группе
обществ, и в данном случае связанную с
постоянным рассредоточением аборигенов
в скудных условиях обитания — также мож¬
но проецировать в прошлое, однако в про¬
шлое лишь тех мезолитических племен,
которые жили в аридных или близких к
ним природных условиях.Можно ли пойти еще дальше, ска¬
жем, считая универсальной для мезолита
материнско-родовую организацию одних
племен бродячих охотников, рыболовов и
собирателей или отцовско-родовую орга¬
низацию других племен? Это намного опас¬
ней. Обе формы встречаются в аналогич¬
ных природных условиях и на одних и
тех же уровнях культурного развития. Здесь
уже случались «накладки», например, с
трактовкой найденных в большом количе¬
стве женских статуэток с подчеркнутыми
признаками пола, так называемых поздне¬
палеолитических «венер». Археологи долго
усматривали в них свидетельство материн¬
ско-родового культа женщин-прародитель-
94А. И. Першицниц4, но позднее «венеры» были этногра¬
фически определены как хозяйки и охра¬
нительницы домашнего очага10, что не обя¬
зательно связано с материнско-родовой
идеологией. Тем более опасно опрокиды¬
вать в мезолитическое время такие заве¬
домо единичные культурные явления, как,
скажем, обнаруженное только у семангов
поклонение силам природы.Таким образом, сколько-нибудь на¬
дежное использование свидетельств «со¬
временных предков» для изучения перво¬
бытного прошлого пока остается ограни¬
ченным. Опрокидывая в прошлое всеоб¬
щее, в лучшем случае особенное, но не
единичное, мы получаем все-таки несколь¬
ко обедненную картину. Однако даже все¬
общее опрокидывать в прошлое не так
просто. Причина в том, что общий подход
к вопросу почти всегда яснее, чем конкрет¬
ная процедура исследования. В данном слу¬
чае путь от одного к другому еще только
прокладывается. Чтобы проецировать, надо
знать, что именно проецировать, какие
взять для этого наборы признаков. При
сравнительно узком наборе воссоздавае¬
мая картина получается более достовер¬
ной, но слишком обобщенной; при отно¬
сительно широком — более полнокровной,
но недостаточно достоверной. Исследова¬
тели оказываются в своего рода ножницах
и, чтобы выйти из них, чтобы расширить
проецируемые наборы без ущерба для до¬
стоверности проекций, стремятся устано¬
вить, как связаны между собой различные
явления культуры. До сих пор удалось выя¬
вить лишь основные закономерности, в
частности то, что явления социально-эконо¬
мического порядка обычно связаны между
собой жестче, чем связанные с ними над¬
строечные, особенно идеологические явле¬
ния. В последнее время к делу стали при¬
влекаться современные математические
методы. Они предполагают получение об¬
ширной сводки сопоставимых данных о
«современных предках» и изучение корре¬
ляции свойственных им культурных черт
с помощью математической статистики.
Ясно, что чем выше коэффициент корре¬
ляции, тем более правомерной и надеж¬
ной является проекция в прошлое всего
комплекса связанных между собой явлений
культуры." Ефименко П. П. Первобытное общество.Киев, 1953, с. 40?; Борисковский П. И.Древнейшее прошлое человечества. Л., 1979,с. 209 и др.10	Токарев С. А. Религия в истории на¬
родов мира. М., 1976, с. 33.Статистическая техника открывает и
другие заманчивые перспективы — преж¬
де всего расширение наших знаний о «со¬
временных предках». Дело в том, что даже
наиболее изученные из них исследованы
неравномерно и недостаточно. Этнограф,
пытающийся составить себе сколько-нибудь
полное представление о самобытной куль¬
туре отставших в развитии племен чаще
всего также оказывается в своего рода
ножницах. Тогда, когда культура и быт этих
племен еще не подверглись деформирую¬
щему воздействию европейской колониза¬
ции, еще не было и этнографической науки.
Аборигенов наблюдали и описывали не
профессиональные ученые, а путешествен¬
ники, купцы, колониальные администрато¬
ры, ссыльные поселенцы и т. д. Многие
из оставленных ими описаний представляют
большую ценность, но ни одно не обладает
необходимой по нынешним понятиям пол¬
нотой и систематичностью. Когда же появи¬
лась вооруженная научной методикой этно¬
графия, подавляющее большинство отстав
ших в своем развитии племен успело утра¬
тить многое из самобытной культуры и
могло предложить взору профессиональ¬
ных этнографов только пестрый калейдо¬
скоп древних традиций и свежих нововве¬
дений. Из-за всего этого наши сведения
о традиционной культуре «современных
предков» почти всегда изобилуют пробле¬
мами и неясностями.НАПРАВЛЕНИЕ ПОИСКАВыявление связей между различными
чертами культуры позволяет закрыть не¬
которые бреши в информации путем умо¬
заключений по аналогии. Как известно, этот
логический прием позволяет переносить
признаки с одного из изучаемых объектов
на другой, а стало быть, также и с лучше
изученного этнографами общества на сход¬
ное с ним, но хуже изученное. Правда,
такие умозаключения всегда вероятностны,
однако при определенных условиях их до¬
стоверность может быть очень высокой.
Главные из этих условий — установление
сходства как можно большего количества
по возможности более существенных при¬
знаков и наличие причинно-следственной
связи между этими признаками и призна¬
ком, переносимым с одного объекта на
другой. Скажем, об аборигенах Австралии
известно, что они вели бродячее охотничье-
рыболовческо-собирательское хозяйство,
были вооружены типичными для такого
хозяйства орудиями труда и жили также
типичными для данной стадии развития
Достоверны ли свидетельства «современных предков»?95общинами (локальными группами). О со¬
седних тасманийцах, истребленных колони¬
заторами уже в XIX в. и изученных не¬
сравненно хуже, прямые указания на на¬
личие у них общин отсутствуют. Суждение
по аналогии позволяет с большой долей
вероятности заключить, что у тасманийцев
также имелись общины".Если вернуться к аллегории, предло¬
женной Р. Бенедикт, то станет очевидным,
что и в этом случае мы имеем дело с
рукотворными существами, но искусствен¬
ны у них лишь отдельные органы, причем
подобраны они не хаотично, а на основе
определенной научной методики. В свою
очередь, расширение ряда подобного рода
«современных предков», которым свойст¬
венна общинная организация или другие ти¬
пичные для всего ряда признаки, повышает
достоверность проекции этих признаков в
стадиал'ьно сходные общества классической
первобытности.Еще более заманчивые перспективы
открывают этно-археологические аналогии,
позволяющие упорядочить этнографиче¬
ское осмысление археологических данных,
которое пока остается по большей части
интуитивным. Выше приводилось несколько
примеров разных толкований спорных ар¬
хеологических ситуаций. Возьмем один из
них, скажем, одновременное захоронение
мужчин и женщин в могильниках бронзо¬
вого века Южной Сибири Средней Азии.
Одни специалисты считают, что это были
захоронения мужей и убитых или добро¬
вольно покончивших с собой жен, другие
возражают: по их мнению, речь должна
идти не о женах, а о рабынях, так как
свободную женщину похоронили бы на ее
родовом кладбище, а не на родовом клад¬
бище ее мужа12. И те и другие ссылаются
на определенные этнографические парал¬
лели, однако на параллели, вырванные из
общего культурного контекста привлечен¬
ных для сравнения обществ. Таким именно
образом спора не решить никогда. В то
же время доводы одной из сторон ока¬жутся весомыми, если археологическая
культура и привлекаемые этнографические
аналоги будут сопоставлены по ряду су¬
щественных признаков, в какой-то степени
определяющих спорный признак.Это не значит, что этно-археологи¬
ческие аналоги дают универсальный ключ
к разгадке всех или пусть только боль¬
шинства археологических загадок. Во мно¬
гих случаях аналогии окажутся невозмож¬
ными, во многих — недостаточно дока¬
зательными. Но там, где они реальны, они
особенно хорошо обеспечивают комплекс¬
ное этно-археологическое воссоздание пер¬
вобытной истории.Итак, в исторических реконструкциях
первобытности на основе или с учетом
свидетельств «современных предков» ве¬
дется поиск более совершенной методики.
Пока еще только ведется. Однако так же
обстоит дело с частными, специальными
научными методами и во многих других
областях знания. Дж. Бернал в своей «Науке
в истории общества» утверждает, что в
настоящее время изучение научного мето¬
да идет значительно медленнее, чем раз¬
витие самой науки. Ученые, считает он,
сначала находят что-то, а затем уже —
как правило, безрезультатно — размыш¬
ляют о способах, которыми это было откры¬
то13. С первой частью его утверждения
нельзя не согласиться. Что же касается
второй части, то исследователям, посте¬
пенно реконструирующим общие контуры
картины древнейшего прошлого, хотелось
бы быть настроенными более оптимистично.1,1 Бернал Дж. Наука в истории общества.
М., 1956, с. 21.11	Кабо В. Р. Тасманийцы и тасманий¬
ская проблема. М., 1975, с. 128.Ср.: Артамонов М. И. Совместные по¬
гребения в курганах с окрашенными и скор¬ченными костяками.— Проблемы истории
докапиталистических обществ, 1934, N5 7—8;
Окладников А. П. Неолит и бронзовый
век Прибайкалья.— Материалы и иссл. по
археол., 1950, № 18; Сорокин В. С. Мо¬
гильник бронзовой эпохи Тасты-Бутак I в
Западном Казахстане.— Там же, 1962, № 120;
Бадер О. Н. Балановский могильник. М.,
1963 и др.
96 Охрана природы«Природа», 1904, № 2Сера в окружающей средеЭ. Р, Уждаеини, Ф. Г. МурзакаееЭлеонора Раймондовна Уждавини, кандидат биологических наук, стар¬
ший научный сотрудник Научно-исследовательского института нефте¬
химических производств Министерства нефтеперерабатывающей и
нефтехимической промышленности СССР. Заведует лабораторией
токсикологии, председатель секции «Биологическое действие органи¬
ческих соединений серы» Научного совета по проблеме химии и тех¬
нологии органических соединений серы и сернистых нефтей Государ¬
ственного комитета СССР по науке и технике. Научные интересы
связаны с токсикологией промышленного производства, изучением
токсических свойств органических соединений серы и их нормиро¬
ванием.Фарваз Гениатович Мурзакаев, доктор медицинских наук, заведующий
кафедрой гигиены Башкирского медицинского института, член секции
«Биологическое действие органических соединений серы». Область
научных интересов связана с нормированием химических веществ в во¬
де и атмосфере.Интенсивное развитие промышлен¬
ности и энергетики сопровождается выб¬
росами в окружающую среду вредных
веществ, и в том числе соединений серы.
Большинство из них опасны для всех жи¬
вых организмов, населяющих планету.
Кроме того, увеличение их концентрации
в атмосфере, водоемах, почве может при¬
вести к нарушению естественного круго¬
ворота серы в природе.Совершенно очевидно, что задача
сохранения экологического равновесия на
земном шаре требует изучения биогеохи-
мического цикла серы, роли антропоген¬
ных вмешательств в эти процессы и их кор¬
рекции во избежание нежелательных ги¬
гиенических и экологических последствий.Чтобы понять важность этой проб¬лемы, попытаемся выявить и охарактери¬
зовать источники выбросов серусодержа-
щих соединений и оценить возможность
их устранения или хотя бы уменьшения.
Не рассматривая подробно природный
кругооборот серы, лишь очень кратко упо¬
мянем о важности этого элемента в биоло¬
гическом цикле.Сера — широкораспространенный
на Земле элемент, запасы которого вряд
ли будут исчерпаны в обозримом буду¬
щем. Встречается она в природе в чистом
виде (самородная сера), в форме неорга¬
нических и органических соединений почти
со всеми элементами таблицы Менделеева,
за исключением золота, платины и инерт¬
ных газов. Входит она и в состав осадоч¬
ных и вулканических пород. Основные ре-
Сере в окружающей среде97сурсы серы — рудные: пирит (FeSi), цин¬
ковая обманка (ZnS), свинцовый блеск
(PbS), ангидрит (CaSOO, гипс (CaSO^-
• 2Н20), глауберова соль (NajSOi • 10 Н2О)
и горючие полезные ископаемые (уголь,
нефть, сланцы). Значительные запасы ее
содержатся в гидросфере: в воде морей
и океанов до 0,09% (в пересчете на серу —
это 12- 10м т); в литосфере (сульфиды,
сульфаты и органические соединения) ее
меньше — 0,047—0,06%, а в атмосфере
всего 0,0000025%.Сера является важным биогенным
элементом: в растительных организмах
ее содержание колеблется от 0,02 до 1,8%,
а в организме человека сера составляет
около 0,4%. Хотя количество биогенной
серы невелико, ее природные соеди¬
нения — аминокислоты, белки, ферменты
и гормоны — играют громадную роль
в структурной организации живого ве¬
щества и метаболических процессах орга¬
низмов.Биологический цикл серы включает
восстановление и окисление ее соединений
растениями и микроорганизмами, в чьих
клетках синтезируются серусодержащие
органические вещества. Животные получа¬
ют эти соединения в готовом виде иэ расте¬
ний, или за счет деятельности микрофло¬
ры желудочно-кишечного тракта. В ходе
обмена сера органических веществ частич¬
но снова превращается в сульфаты. Вы¬
деленные из организма, они могут совер¬
шить повторный цикл.Важную роль в биологическом цикле
играет почвенная сера, поскольку являет¬
ся первичным источником этого жизнен¬
но важного элемента в питании растений.
Количество серы в почвах разных стран
колеблется от 0,1 до 3500 мг/100 г почвы,
причем сульфаты, доступная для растений
форма серы, составляют не более 10—
25%'. В сложных превращениях почвен¬
ной серы главенствующая роль принад¬
лежит микроорганизмам. Они окисляют
органические соединения серы до сульфа¬
тов, а их, в свою очередь, некоторые
виды микрофлоры могут восстанавливать
до сероводорода (H2S) — соединения не
только ядовитого для живых организмов,
но и вызывающего коррозию металли¬
ческих изделий. Поэтому очень важно, на¬
пример, при строительстве и эксплуата¬
ции трубопроводов иметь карты почв
по содержанию в них серы и характеру' Кардиналоаская Р. И. Применение се¬
ры в земледелии. (Укр. НИИНТИ.) Киев, 1974,
с. 48.основных ее превращений в почвах. Такие
карты позволят предотвратить биокорро-
эию и аварийные ситуации на трассах. Так
называемая агрессивность грунтов в отно¬
шении металлов стала в последнее время
предметом специальных исследований.Изучение серного режима почв, раз¬
работка методов диагностики серного де¬
фицита, оценка эффективности примене¬
ния серусодержащих удобрений сейчас
приобретают важное хозяйственное значе¬
ние. По прогнозам зарубежных исследова¬
телей, нехватка серы в почвах будет воз¬
растать. Причина этого — интенсифика¬
ция выноса серы с урожаем. В зависи¬
мости от биологических особенностей ра¬
стений количество выносимой серы колеб¬
лется от 10 до 80 кг/ га, а при том, что
многие применяемые удобрения (так назы¬
ваемые безбалластные) не содержат серы,
ее дефицит в почве увеличивается год
от года.Сера, так же как кислород, водород,
азот и углерод, участвует в основных хи¬
мических процессах не только в живых
организмах, но и в гидросфере^тмосфере
и литосфере. Важнейшее место-' в цикле
серы занимает атмосфера, поскольку это
основной путь перемещения серусодержа¬
щих соединений, а также потому, что заг¬
рязненный воздух вредит здоровью чело¬
века и, конечно же, всех наземных живот¬
ных.Общее поступление серы в атмосфе¬
ру Земли оценивается в 2 • 108 т/ год. Сю¬
да входят серусодержащие соединения
и из природных источников, и из антро¬
погенных, причем на долю последних при¬
ходится третья часть всей серы2.Какие же природные источники яв¬
ляются поставщиками соединений серы?
Около 1,3 • 108 т серы поступает ежегодно
в виде сульфатов с поверхности морей
и океанов (иэ них примерно 10% перено¬
сится на сушу, а остальное количество воз¬
вращается в океан); 0,5 • 10е т выделяется
при извержении вулканов (в основном это
сернистый ангидрид, сероводород и не¬
большое количество возогнанной серы
и сульфатов) и 0,82 • 10* т серы образует¬
ся при гниении органического вещества
(в виде сероводорода).Основные антропогенные источники
серы — это газо- и нефтедобывающая,
нефтеперерабатывающая, деревообраба¬
тывающая, целлюлозно-бумажная и энер¬- Kellog W. W. et al.— Science, 1972,
v. 175, № 4022, p. 587.4 «Природа» N° 2
98Э. Р. Уждавини, Ф. Г. Мурзакаввгетическая промышленность, а также цвет-
ная металлургия. Именно поэтому в индуст¬
риальных районах земного шара в окру¬
жающую среду поступает гораздо больше
сернистых соединений, чем из естествен¬
ных источников.Из всех соединений серы больше все¬
го выделяется в атмосферу сернистого
газа (95%), сероводорода —• около 4,28%,
а сероуглерода, меркаптанов и сульфи¬
дов — менее 1%3.Основное количество сернистого ан¬
гидрида выбрасывается в атмосферу приИсточники и пути поступление сернистых соедине¬
ний ■ окружающую среду (■ млн т ■ год, по У. Кел-
логу, 1*721,сжигании твердого и жидкого топлива —
соответственно 50 и 40%; причем вокруг
нефтеперерабатывающих и нефтехимиче¬
ских предприятий этот газ обнаруживается
в радиусе 8—12 км (в зависимости от их
мощности) и в неокисленном состоянии
сохраняется до 7 дней.Главными поставщиками сероводо¬
рода в атмосферу в нашей стране являют¬
ся нефте-, газоперерабатывающая и добы¬
вающая, а также целлюлозно-бумажная3	Введение в химию атмосферы. М., 1977,
с. 272,промышленность. Своими выбросами они
загрязняют атмосферу над площадями,
охватывающими большинство областей
страны. Предприятия других отраслей
(цветная металлургия, некоторые химиче¬
ские производства), а также коммуналь¬
но-бытовые хозяйства (например, очистные
сооружения и канализационная сеть) как
источники загрязнения воздуха сероводо¬
родом имеют меньшее значение.Сероуглерод выделяют в атмосферу
также промышленные объекты. Правда,
некоторую его часть поставляют расте¬ния; поглощенный листьями сернистый ан¬
гидрид превращается в сульфат не пол¬
ностью, частично он переходит в сероуг¬
лерод, который и попадает в окружающую
среду. Поступающие в атмосферу соеди¬
нения серы подвергаются химическим
превращениям. Например, сероводород
самопроизвольно (или при сжигании попут¬
ного нефтяного газа) окисляется в воздухе
до сернистого ангидрида (в течение 2—
2,4 суток), тот, в свою очередь, окисляет¬
ся до серного ангидрида, который с пара¬
ми воды дает серную кислоту, а затем
сульфаты. Сейчас в стратосфере на вы¬
соте 16—18 км обнаружен слой аэрозоля,
содержащий частицы сульфатов. Его суще¬
ствование связывают с вулканической дея¬
тельностью и индустриальными выбросами
Сара в окружающей среде99карбонилсульфида (SCO). Последнему при¬
дают в настоящее время важное значение,
поскольку накопление карбонилсульфида
в стратосфере способно оказать такой же
парниковый эффект, как избыток углекис¬
лого газа4.Потенциальные источники органиче¬
ских серусодержащих загрязнений — мер¬
каптанов, сульфидов и др.— это добываю¬
щие и перерабатывающие сернистые нефти
и газ производства: при упаривании сер¬
нистых сточных вод таких предприятий
в воздух может выделяться значительное
количество этих соединений.Мощным источником загрязнения ат¬
мосферного воздуха серусодержащими ве¬
ществами являются предприятия целлю-
лозно-бумажной промышленности. Напри¬
мер, при экономически выгодном сульфат¬
ном способе варки лиственных пород в ка¬
честве побочных продуктов выделяются
такие летучие сернистые соединения, как
метилмеркаптан, диметилсульфид, диме¬
тил дисульфид. Годовые выбросы в атмо¬
сферу сероводорода и сернистого газа
современных типичных целлюлозно-бумаж¬
ных комбинатов сопоставимы с загрязне¬
ниями от нефтеперерабатывающего заво¬
да. Общий же выброс органических
соединений серы целлюлозно-бумажными
комбинатами превышает их поступление
от предприятий по переработке нефти.Вклад вискозного производства в
загрязнение атмосферного воздуха серусо¬
держащими соединениями значительно
меньше: сероводорода выбрасывается 60—
70 т на каждую тысячу тонн продукции,
сероуглерода — 180—190 т. Обнаружива¬
ются они на расстоянии 3—5 км от пред¬
приятий.Поступление и распределение в ат¬
мосфере соединений серы неравномерно
и зависит как от степени индустриализации
того или иного района земного шара, так
и от метеорологических условий. Сильные
ветры часто сносят воздушные массы с того
места, где в них попали сернистые соеди¬
нения от предприятий, и загрязненный воз¬
дух сосредоточивается над районами, не
имеющими промышленности. Так, из-за
преобладающих на Европейском континен¬
те ветров западного и юго-западного на¬
правления атмосферный воздух с выбро¬
сами серы от предприятий юго-западной
Европы (в основном ФРГ) переносится
в Скандинавию, и та становится как бы «им¬
портером» серы в мировую атмосферу5.' Тигсо R. P. at <1.— Nature, 1980, v. 283,№ 5744, p. 283.5	Goldsmith Er-Ecologist, 1979, v. 9, № 10,p. 316.4*Кроме воздушных масс, различные
серусодержащие соединения загрязняют
и водоемы. В районах добычи нефти при
плохой изоляции нефтяных пластов от во¬
доносных горизонтов в них могут посту¬
пать соединения серы. При этом возникает
опасность их попадания в питьевую воду.
К загрязнениям солями серы поверхност¬
ных водоносных пластов приводят и нару¬
шения герметичности скважин, через кото¬
рые закачиваются сточные воды нефте¬
промыслов для заводнения нефтяных пла¬
стов. Хотя такое заводнение является ме-рода от источника выброса — комплекса нефтепере¬
рабатывающих заводов. Концентрация веществ в по¬
лутора километраж от предприятия принята и 100%.рой по утилизации сточных вод нефте¬
промыслов, недостаточно качественные
технические устройства скважин приводят
все же к загрязнению поверхностных вод
сернистыми продуктами.Интенсивный источник загрязнения
поверхностных водоемов серусодержащи¬
ми соединениями — нефтеперерабатываю¬
щие заводы, особенно те, которые заняты
переработкой сернистых и высокосерни¬
стых нефтей. В технологических процессах
таких предприятий образуются сточные
воды, содержащие ту или иную примесь
сернистых веществ, в том числе серово¬
дорода.Более серьезную угрозу загрязнения
серусодержащими соединениями пред¬
ставляют целлюлозно-бумажные заводы.
Одно такое предприятие производитель¬
100Э. Р. Уждавини, Ф. Г. Мурэакаевность 500 тыс. т сульфатной целлюлозы
в год сбрасывает в водоемы такое коли¬
чество сернистых загрязнений (метилмер-
каптана — от 300 до 670 мг/ л, диметил-
сульфида — от 230 до 1900 мг/ л и серо¬
водорода — от 30 до 190 мг/л), для
биохимического окисления которых тре¬
буется 150 т кислорода. Если учесть об¬
щий объем производства целлюлозы и бу¬
маги, то масштабы загрязнения поверх¬
ностных водоемов и атмосферного
воздуха оказываются довольно значи¬
тельными. При производстве только 1 т
целлюлозы в водоемы сбрасывается коли¬
чество отходов, эквивалентное выбросу хо¬
зяйственно-бытовых вод от поселка с насе¬
лением 4 тыс. человек. Именно сброс не¬
достаточно очищенных сточных вод пред¬
приятиями целлюлозно-бумажной про¬
мышленности значительно ухудшает ка¬
чество воды в водоемах.И наконец, в водоемы (и почву
также) попадают сернистые продукты из
загрязненной ими атмосферы. Выбрасы¬
ваемый промышленными предприятиями
сернистый ангидрид в конце концов вы¬
падает в виде кислых осадков, изменяя
pH среды обитания почвенной микрофло¬
ры и водных животных и проникая в питье¬
вую воду. В разных странах земного шара
с осадками выпадает от 0,5 до 168 кг серы
на 1 га почвы.Мы уже упоминали, что количество
антропогенной серы составляло в 1971 г.
одну треть от общего ее поступления в ат¬
мосферу. Однако рост производства и рас¬
ширение сферы использования сернистых
соединений в хозяйстве приводят и к уве¬
личению их концентрации в окружающей
среде. По подсчетам некоторых исследо¬
вателей, уже сейчас из техногенных источ¬
ников выделяется половина сернистых сое¬
динений от их общего количества, а по
прогнозам к 2000 г. количество антропо¬
генной серы, поступающей в окружающую
среду, будет равняться количеству серы
природного происхождения6.Большие масштабы поступления сер¬
нистых соединений в окружающую среду
и их отрицательное действие на здоровье
населения и вообще всего живого требует
применения целого комплекса мер по сок¬
ращению выбросов сернистых соединений,
связанных с производственной деятель¬Альтшулер И. И., Ермаков Ю. Г.—
Вестник МГУ, геогр., 1978, № 5, с. 38.ностью человека. Конечно, необходимо со¬
вершенствовать оборудование и техноло¬
гические процессы добычи и переработки
горючего и его очистки. Но гораздо ра¬
циональнее облагораживать (освобождать
от серы) топливо — главный источник сер¬
нистого ангидрида. Тогда не понадобится
улавливать его из дымовых газов с по¬
мощью дорогостоящих, сложных в эксплу¬
атации и нерентабельных методов. В неко¬
торых промышленноразвитых странах ко¬
тельное топливо уже подвергается пря¬
мой гидроочистке. В нашей стране в круп¬
ных центрах нефтеперерабатывающей и
нефтехимической промышленности также
планируется строительство установок по
облагораживанию сернистых мазутов ме¬
тодом прямой гидроочистки (в настоящее
время на таких предприятиях нефтепро¬
дукты очищают от сернистых соединений
другим способом гидроочистки — катали¬
тической гидрогенизацией). Кроме того,
в Советском Союзе функционируют уста¬
новки по очистке газов от сероводорода
и других сернистых соединений с помощью
специфических сорбентов. Такая очистка
применяется не только на предприятиях
нефтепереработки и нефтехимии, но и не¬
посредственно на газовых промыслах.С помощью методов очистки на
Уфимском нефтеперерабатывающем заво¬
де за 1975—1980 гг. валовые выбросы се¬
роводорода сокращены на 51 % и сернисто¬
го ангидрида на 14,5%. Дальность распро¬
странения этих газов уменьшилась в 3 раза:
сероводород обнаруживается в радиусе
3—5 км, против 10—15 км до внедрения
процессов гидроочистки. Сейчас концент¬
рация сероводорода (по данным Уфимско¬
го научно-исследовательского института
гигиены и профзаболеваний) в рабочей
зоне не превышает гигиенических норм.Одним из радикальных и перспек¬
тивных методов борьбы с загрязнением
атмосферы при сжигании сернистых углей
на тепловых электростанциях является
предварительная безостаточная газифика¬
ция органической части топлива, выделе¬
ние из газа сероводорода и последую¬
щее сжигание его. Другое направление —
получение жидкого топлива, гидрогениза¬
ция углей. Подсчитано, что сокращение
в 2 раза выбросов окислов серы с отхо¬
дящими дымовыми газами позволило бы
(в мировом масштабе) получать около
30 млн т/ год элементной серы. Поэтому
разработке эффективных методов улавли¬
вания окислов серы из дымовых газов уде¬
ляется большое внимание. Гидрогениза¬
ция позволяет почти полностью перевести
Сера в окружающей среде101в сероводород все количество органиче¬
ской серы и 50—70% сульфатной и суль¬
фидной, содержащихся в исходном топли¬
ве. Образовавшийся сероводород исполь¬
зуется для получения элементной серы.К сожалению, очистка газовых выб¬
росов сульфатно-целлюлозных комбина¬
тов пока остается серьезной проблемой.
До настоящего времени методы очистки
не получили широкого применения, хотя
имеются их эффективные разработки для
опытных установок. Эти методы позво¬
ляют улавливать до 93% метилмеркаптанагораживания топлива, в первую очередь
мазутов и углей. Уменьшить выбросы
серы можно также методами безотходной
технологии и очистки газов. Важно, что
такие меры будут не только гигиениче¬
скими: с их помощью удастся отчасти
уменьшить дефицит серы как сырья для
химической промышленности (прежде все¬
го производства удобрений). Мировое же
производство серы сейчас пока превышает
ее потребление, тем не менее иногда выгод¬
нее улавливать ее из отходов производства,
чем заниматься добычей из природныхудобрении 49*%детергенты,
пестициды,
лекарственные
препараты 19%пигменты 5%плеини синтетические 3°металлургическая промышленность 2%нефть 2% синтетические
i	резины 7%выделна нож,
отбеливание 4%инсектициды 2%сероуглерод 3%бумажная промышленность 4%Современные сферы применения сернистых соеди¬
нений. Основная часть диска — серная кислота,
вырезанный участок — другие соединения серы и
влементная сера (по А. Вруму. 1972].и сероводорода и 100% сернистого ангид¬
рида. Такая установка по улавливанию ме¬
тилмеркаптана и диметилсульфида (с коэф¬
фициентом полезного действия около 99%)
работает на Братском целлюлозно-бумаж¬
ном комбинате. Здесь удается не только
очистить газовые выбросы, но и получить
ценный дефицитный продукт — одорант го¬
рючих газов — сульфан. Правда, приме¬
няемый способ очистки не позволяет од¬
новременно улавливать из выбросов серо¬
водород и сернистый ангидрид.Таким образом, в настоящее время
защита окружающей среды от загрязне¬
ния сернистыми соединениями зависит в
основном от разработки и внедрения в
промышленных масштабах методов обла-источников. В Канаде, например, 98% ис¬
пользуемой серы получают при гидро¬
очистке газов и нефтепродуктов от сер¬
нистых соединений. Следовательно, очист¬
ка и улучшение качества газа и жидкого
топлива — это дополнительный весьма
значительный источник сернистых соедине¬
ний (для нашей страны с ее запасами в ос¬
новном сернистых и высокосернистых неф¬
тей это особенно актуально).Наряду с совершенствованием мето¬
дов очистки газовых выбросов, сточных вод
и облагораживанием топлива необходимо
картировать загрязнения и изучать их судь¬
бу в природе. С помощью картирования
можно оценить общую экологическую об¬
становку в том или ином регионе, чтобы
при долгосрочном планировании и проек¬
тировании руководствоваться такими дан¬
ными. Для этого нужна конкретная клас¬
сификация промышленных предприятий,
определение степени опасности их выбро¬
сов для природной среды и инвентари¬
зация всех источников вредных веществ.
Картирование должно строиться на мони¬
102Э. Р. Уждавини, Ф. Г. Мурэакаеаторинге состояния загрязнений атмосфе¬
ры и воды.Для защиты природных комплексов
от загрязнений очень важно нормировать
химические вещества во внешней среде.
К настоящему времени у нас в стране
разработаны критерии и методы гигие¬
нического нормирования для промышлен¬
ных предприятий, атмосферы и воды, в
основном для водоемов хозяйственно-бы-
тового назначения и рыбохозяйственных.
Хуже обстоит дело с разработкой допу¬
стимых нагрузок на экологические системы.Известно, что чувствительность раз¬
ных видов животных к химическим загряз¬
нениям значительно различается не только
в силу природных особенностей, но и от
того, где обитают животные — в воде,
почве или на поверхности земли. Так,
к содержащимся в воде примесям водные
животные, постоянно находящиеся с ними
в контакте, гораздо чувствительнее назем¬
ных (в частности, млекопитающих), кото¬
рые потребляют воду только для питья.
Поэтому, например, гигиенические нормы
диметилсульфида (0,01 мг/ л) и диметил-
дисульфида (0,04 мг/ л) в воздухе совер¬
шенно неприемлемы для воды, посколь¬
ку такая концентрация почти смертельна
для водных беспозвоночных.Нормы химических соединений в ат¬
мосфере, исходя иэ их влияния на организм
человека, млекопитающих, а также расте¬
ний, беспозвоночных и микрофлору, пока
недостаточно обоснованы. Именно поэто¬
му, а также в связи с различием природ¬
ных сообществ, миграции и детоксикации
чужеродных соединений в различных ре¬
гионах планеты, нет общемировых стан¬
дартов, а существующие внутригосударст¬
венные отличаются друг от друга. Так,
в США приняты 2 гигиенических стандарта
для сернистого ангидрида в воздухе: пер¬
вичный, равный 0,08 мг/ м3, и вторичный,
0,06 мг/ м3, рассчитанный по чувствитель¬
ности наиболее уязвимых растений (сред¬
негодовой показатель), а в нашей стране
предельно допустимая доза сернистого
ангидрида равна 0,05 мг/ м3.Сейчас мало что известно о судьбе
соединений серы в окружающей среде,
еще далеко не изучен обмен серы в приро¬
де. Эти вопросы, а также изучение круго¬
оборота ряда других элементов, измене¬
ния существующих биогеохимических миг¬
раций веществ и возникновения новых
должны быть исследованы досконально.
Исходя из большого разнообразия ланд-
шафто-климатических районов нашей стра¬
ны и значительного видового различия ра¬стительных и животных экологических со¬
обществ этих зон, а также региональных
особенностей миграции и детоксикации
химических веществ, для разработки пре¬
дельно допустимых нагрузок на экологи¬
ческие системы целесообразно было бы,
с нашей точки зрения, создать региональ¬
ные центры по контролю природной среды
(пока лишь существует общесоюзный ор¬
ган — Государственный комитет СССР по
гидрометеорологии и контролю природ¬
ной среды). Такие центры были бы не толь¬
ко местом переработки поступающей ин¬
формации и координации исследований,
но и стали бы экспериментальной базой
для нормирования веществ. Разумеется,
здесь необходимо вести мониторинг и сер¬
нистых соединений, и целого ряда других
групп веществ, поскольку при экологиче¬
ском нормировании важен учет комбини¬
рованного действия соединений разного
состава и строения.Известно, что большую роль в транс¬
формации соединений серы в почве и воде
играют микробные биоценозы. Естествен¬
но, предметом фундаментальных исследо¬
ваний должно стать и изучение основного
направления этих процессов и выяснения
возможности управлять ими в зависимо¬
сти • от специфики каждого региона.Сейчас сера широко используется
в самых различных областях промышлен¬
ности и является одним из основных
сырьевых материалов. Мало того, произ¬
водство серной кислоты считается показа¬
телем химического потенциала страны.
Применяется сера в сельском хозяйстве,
строительной индустрии, дорожном стро¬
ительстве, для получения пластиков и эла¬
стичных продуктов, и есть основания пред¬
видеть еще более широкое ее использо¬
вание. И если в настоящее время загрязне¬
ние окружающей среды сернистыми соеди¬
нениями столь велико, то понятно, что оно
вызывает тревогу за будущее. Но уже и те¬
перь борьба с загрязнениями атмосферы,
воды и почвы носит общепланетарный ха¬
рактер.
«Природе», 1904, № 2 103IT'НОВОСТИ НАУКИКосмические исследо!Запуски космических ап¬
паратов .в СССР (сен¬
тябрь — октябрь 1983 г..)В сентябре — октябре
1983 г. в Советском Союзе
было запущено 16 космических
аппаратов, в том числе 13 спут¬
ников серии «(Космос» с науч¬
ной аппаратурой, предназначен¬
ной для продолжения исследо¬
ваний космического простран¬
ства. Спутники «Космос-1495»
и «Космос-1498» продолжают
исследовать природные ресурсы
Земли в интересах различных
отраслей народного хозяйства
СССР и международного со¬
трудничества.«Космос-1500» продолжа¬
ет отработку новых видов ин¬
формационно-измерительной ап¬
паратуры и методов дистанцион¬
ных исследований Мирового
океана и поверхности Зем¬
ли в интересах науки и различ¬
ных отраслей народного хо¬
зяйства СССР. Уже получены
данные, способствовавшие про¬
водке судов в восточном райо¬
не Арктики в условиях тяжелой
навигации этого года.Автоматический грузовой
корабль «Прогресс-16» доставил
на орбитальный пилотируемый
комплекс «Салют-7» — «Союз
Т-9» топливо для объединенной
двигательной установки, обору¬
дование, аппаратуру, материалы
для проведения научных иссле¬
дований и обеспечения жизне¬
деятельности экипажа, а также
почту.Ретрансляционная аппа¬
ратура очередного спутника те¬
левизионного вещания «Экран»
обеспечивает в дециметровом
диапазоне волн передачу прог¬
рамм Центрального телевиде¬
ния СССР на сеть приемных
устройств коллективного боль-
зования.На борту очередного ме¬
теорологического	спутника
«Метеор-2» установлены комп¬КосмическийаппаратДатазапускаПараметры начальной орбитыперигей,кмапогей,имнаклоне¬
ние, градпериод
обраще¬
ния, миня Космос-149$ в3.IX21124882,388,9«Космос-1496»7.IX18236267.289,6« Космос-1497»9.IX20840372,890,3«Космос-1498»14.IX22230582,389,4«Космос-1499»17.IX20839672,990,2«Космос-1500»28.IX64967982,697,8«Экран»29.IX36 63036 6300,41428«Космос-ISOI»30.IX47051682,994,4«Космос-150!»5.Х37241175,992,3«Космос-1503»12.Х79182774100,9«Космос-1504»14.Х18032864,989,3« Прогросс-1 в»20.Х19326951,688,8«Космос-1505»21.Х21037772,990,0«Космос-1506»26.Х969102683104,8«Метеор-2»28.Х78090181,2101«Космос-1507»29.Х4314496593,02лексы аппаратуры для полу¬
чения глобальных изображений
облачности и подстилающей
поверхности в видимом и ин¬
фракрасном диапазонах спект¬
ра как в режиме запоминания,
так и в режиме непосредст¬
венной передачи, радиомет¬
рическая аппаратура для непре¬
рывных наблюдений за пото¬
ками проникающих излучений
в околоземном космическом
пространстве.Продолжался полет авто¬
матической станции «Астрон».
запущенной 23 марта 1983 г.
По совместной программе, раз¬
работанной Крымской и Бюро-
канской астрофизическими об¬
серваториями, а также Марсель¬
ской лабораторией космической
астрономии (Франция), прово¬
дились исследования динамики
и механизма разогрева звезд¬
ных атмосфер, велся поиск в их
составе тяжелых химических
элементов, выяснялась природа
ультрафиолетового излучения1 Подробнее см.: Автомати¬
ческая станция «Астрон».—
Природа, 1903, № 7, с. 100.галактик. Было зарегистрирова¬
но излучение примерно 50 звезд
и 15 галактик. По предвари¬
тельным данным, интенсивность
ультрафиолетового излучения
многих галактик оказалась вы¬
ше, чем суммарное излучение
составляющих их звезд. Это сви¬
детельствует о наличии в галак¬
тиках необычных объектов с
мощным ультрафиолетовым из¬
лучением.В атмосферах магнитных
звезд впервые обнаружено по¬
вышенное по сравнению с сол¬
нечной атмосферой содержа¬
ние свинца и вольфрама. Эти
данные существенно расши¬
ряют представление о проис¬
хождении химических элемен¬
тов и эволюции вещества во
Вселенной.С помощью комплекса
рентгеновской аппаратуры про¬
должалось наблюдение источ¬
ников рентгеновского излуче¬
ния различной физической
природы. Исследовались вспы¬
хивающие источники — двой¬
ные системы, состоящие из
обычной и нейтронной звезд.
При этом зарегистрировано вне-
104Новости наукиэапное прекращение излучения
от рентгеновского источника в
созвездии Геркулес.Впервые была сделана по¬
пытка наблюдать рентгеновское
излучение от вспыхнувшей не¬
сколько месяцев назад сверх¬
новой звезды в одной из сосед¬
них галактик; определена мак¬
симальная интенсивность потока
этого излучения.С. А. НикитинМоскваКосмические исследованияПроект «Джотто» в опас¬
ности10	июля 1905 г. к комете
Галлея будет запущен автома¬
тический аппарат «Джотто» Ев¬
ропейского космического агент¬
ства1. Хотя до этой даты до¬
статочно далеко, специалисты
анализируют опасности, с кото¬
рыми может встретиться косми¬
ческий аппарат. Так, М. Уоллис
(М. Wallis; факультет приклад¬
ной математики университета
г. Кардиф, Великобритания) при¬
водит данные, согласно которым
программа полета «Джотто» в
ее нынешнем варианте может
окончиться неудачей.Спустя восемь месяцев
после запуска аппарата, 13 мар¬
та 1906 г. «Джотто» должен
пройти в непосредственной бли¬
зости — всего в несколько
сотнях километров — от ядра
кометы Галлея. Его траектория
рассчитана таким образом, что¬
бы аппарат прошел через зону,
состоящую из сравнительно
плотного облака космической
пыли, окружающей ядро коме¬
ты. Для предохранения аппа¬
ратуры и механизмов аппара¬
та от разрушения частичками
пыли, которые будут атаковать
его поверхность с относительной
скоростью 69 км/с, «Джотто»
покрыт двухслойным защитным
чехлом. Верхний, алюминиевый
слой толщиной в 1 мм, будет
служить препятствием для наи-1 Подробнее об этом см.:
Марочник Л. С., Ску-
ридин Г. А. На встречу
с кометой Галлея.— Приро¬
да, 1982, № 8, с. 2.Схема прохождения «Джотто»
вблизи кометы Галлея.более мелких частиц — при
ударе они испарятся на поверх¬
ности аппарата. Внутреннее
25-сантиметровое покрытие
должно предохранить корабль
от более крупных обломков,
массой от 10 до 100 мг.Однако, как считает Уол¬
лис, возникает ряд существен¬
ных трудностей. Во-первых, уда¬
ры пылевых частиц по обшивке
могут изменить ориентировку
аппарата в пространстве на ве¬
личину более 1°; в результате
связь с Землей будет на неко¬
торое время потеряна, посколь¬
ку у аппарата не предусмотре¬
на система для быстрого вос¬
становления ориентации (уста¬
новленный на борту передаю¬
щий радиомаяк должен иметь
направленный луч шириной в
один градус). Кроме того, раз¬
меры, вес, а также форма кос¬
мических частиц, окружающих
ядро кометы, станут известны
только во время полета кос¬
мического аппарата.Во-вторых, эксперименты,
выполненные в лаборатории,
показали, что уже при скорости
пылевых частиц 10 км/с их уда¬
ры по аппарату будут усили¬
ваться в 40 раз.В-третьих, научная аппа¬
ратура, выступающая за обшивку
корабля, расположена несим¬
метрично. Поскольку «Джотто»
будет вращаться вокруг своей
оси со скоростью один оборот
в 4 с, считалось, что в сред¬
нем аппарат будет уравнове¬
шен. Однако М. Уоллис при¬
водит данные, свидетельствую¬
щие о том, что от удара пы¬
левых частиц аппарат начнетраскачиваться, что также вызо¬
вет потерю связи с Землей.Nature, 1983, № 5919, р. 659
(Великобритания).Космические исследования«Пионер» покидает Сол¬
нечную систему13 июня 1903 г. амери¬
канская автоматическая меж¬
планетная станция «Пионер-10»,
запущенная в марте 1972 г.,
покинула пределы Солнечной
системы. Перед этим она про¬
шла в относительной близости от
Нептуна и Урана, собрав дан¬
ные, которые после тщатель¬
ной обработки позволят уста¬
новить, существует ли еще од¬
на, до сих пор неизвестная
планета нашей системы. Воз¬
можно, именно она вызывает
искажения в орбитах Нептуна и
Урана, наблюдаемые с Земли,
но пока не нашедшие долж¬
ного объяснения.Представляют также инте¬
рес проведенные «ПиОне-
ром-10» наблюдения физиче¬
ских условий на границе Сол¬
нечной системы, или гелиосфе¬
ры,— области, где кончается
влияние солнечного ветра.Сейчас «Пионер-10» нахо¬
дится примерно в 4,5 млрд км
от Солнца. Сигналы от него
должны поступать, пока он не
удалится от нас на вдвое
большее расстояние.EOS, Transactions of the American
Geophysical Union, 1983, v. 64,
№ 24, p. 411 (США).Космические исследованияМагнитные жгуты в ионо¬
сфере ВенерыПри изучении ионосферы
Венеры с помощью искусствен¬
ного спутника планеты «Пионер-
Венера» были обнаружены ионо¬
сферные магнитные жгуты1. Со-1 Подробнее об ионосфере
Венеры см.: Вайсберг
О. Л., Зеленый Л. М. Вза¬
имодействие солнечного
ветра с Венерой.— Природа,
1983, № 6, с. 26.ЗемляЮ8нмСолнцетраенториякосмическогоаппарата
Новости науки105Структура магнитного поля в маг¬
нитном жгуте (направление поля
помазано стрелками). Видно, мак
за счет протекания продольного
тока J в центре жгута аксиальное
магнитное поле в центре перекодит
в азимутальное на периферии
жгута.трудники Калифорнийского уни¬
верситета (США), проанализиро¬
вав многочисленные наблюде¬
ния магнитных жгутов, попыта¬
лись подробно описать как сред¬
ние локальные характеристики
этого явления, так и его рас¬
пространенность в различных
областях ионосферы Венеры2.Крупномасштабное маг¬
нитное поле, «вмороженное» в
поток межпланетной плазмь^
как правило, не проникает в
ионосферу Венеры. Это поле
очень мало (несколько нанотес¬
ла) и на первый взгляд пред¬
ставляется хаотичным и запу¬
танным. Однако на эту среднюю
картину накладываются много¬
численные короткие всплески
магнитного поля интенсив¬
ностью в несколько десятков
нанотесла.Данные, полученные с вы¬
соким временным разрешени¬
ем, показали, что «всплески»
соответствуют пролету спутника
через симметричную плазмен¬
ную конфигурацию со спираль¬
ным магнитным полем, которая
и получила название магнит¬
ного жгута.' Обычно магнитный
жгут имеет сильное аксиальное*	Elphic R. S., Russell
С. Т.— J. Geophys. Res.,
1983, v. А88, № 1, p. 58;
Ibid., № 4, p. 2993;
I i d e m.— Geophys. Res.
Lett., 1983, v. 10, № 6,
p. 459.поле, падающее с удалением
от центра жгута, и более сла¬
бое азимутальное поле, кото¬
рое становится основным в пе¬
риферийных областях этого об¬
разования.Продолжительные изме¬
рения со спутника позволили
построить статистику распреде¬
ления магнитных жгутов в ионо¬
сфере Венеры. Оказалось, что
наиболее часто жгуты наблюда¬
ются на высотах порядка 165 км,
где они встречаются в течение
приблизительно 50% общего
времени наблюдения. Средний
диаметр жгута колеблется от 6
до 15 км и имеет тот же по¬
рядок, что ларморовский ра¬
диус ионосферных ионов. Силь¬
нее всего жгуты скручены на
малых высотах и в подсолнеч¬
ной области. Их ориентация ме¬
няется с вертикальной на гори¬
зонтальную, когда спутник под¬
нимается в ионосферу на высо¬
ту больше 200 км.По-видимому, образова¬
ние магнитных жгутов связано с
«проваливанием» в ионосферу
трубок межпланетного магнит¬
ного поля, движущихся вокруг
ионосферы планеты при ее об¬
текании потоком солнечного
ветра. Детальные механизмы та¬
кого «проваливания» и образо¬
вания жгутов пока неясны. Ско¬
рее всего, речь идет о каких-то
неустойчивостях границы ионо¬
сферы, характерные размеры
которых соизмеримы с диамет¬
рами магнитных жгутов. Попа¬
дая в ионосферу, магнитные
жгуты за счет натяжения сило¬
вых линий движутся вниз, вплоть
до малых высот, где уже су¬
щественны диссипативные про¬
цессы.«Пионер-Венера» получил
лишь локальные данные о маг¬
нитном поле, поэтому открытымостается вопрос о глобальной
пространственной картине явле¬
ния. Если предположить, что
жгуты представляют собой
очень длинные силовые трубки,
то на основе наблюдений мож¬
но построить количественную
модель магнитного жгута. Важ¬
ный вопрос здесь связан с ус¬
тойчивостью подобной конфи¬
гурации. По оценкам, величи¬
на продольного тока составля¬
ет несколько микроампер на
квадратный метр, поэтому его
явно недостаточно для возбуж¬
дения в жгуте токовых микро¬
неустойчивостей. Не реагируют
жгуты и на неустойчивости типа
перетяжек и изгибов. Наиболее
опасна для них длинноволновая
винтовая мода неустойчивости,
развитие которой приводит к
скручиванию жгута в конфигу¬
рацию, напоминающую штопор.
Оценки показывают, что шаг
такого штопора составляет 200—
300 км, а его радиус — 80—
120 км. Если предположить,
что первоначально горизонталь¬
ные магнитные жгуты подверга¬
ются воздействию винтовой не¬
устойчивости, то тогда можно
объяснить, почему при спуске
жгутов на малые, порядка 160—
200 км, высоты изменяется их
ориентация и наблюдаются они
гораздо чаще.Л. М. Зеленый,кандидатфизико-математических наук
МоскваАстрономияСпутник открывает ко¬
меты13 мая 1983 г. орби¬
тальный телескоп спутника
«ИРАС» (Infrared Astronomical
Satellite) зарегистрировал край¬
не слабую, неизвестную до сих
пор комету, которая, согласно
вычислениям, 20 января 1983 г.
прошла в 210 млн км от Солн¬
ца. 19 мая открытие было под¬
тверждено наземными наблю¬
дениями.Двумя неделями ранее
этот же спутник одновремен¬
но с двумя астронома ми-лю¬
бителями зарегистрировал еще
одно небесное тело, получившее
название кометы ИРАС-Араки-
106аукиОлкока1. Важно отметить, что
комета, открытая 13 мая, имеет
в 1 млн раз более слабое све¬
чение, чем комета ИРАС-Араки-
Олкока.По мнению астрономов,
до сих пор оставались неоткры¬
тыми многие слабые кометы,
проходившие во внутренней об¬
ласти Солнечной системы
(т. е. в пределах земной ор¬
биты). Теперь, в период рас¬
считанного на год пребывания
на орбите спутника «ИРАС»,
появилась возможность наблю¬
дать столь слабые объекты.
EOS, Transactions of the American
Geophysical Union, 1983, v. 64, N9 26,
p. 429 (США).АстрономияЗвезды, поглощающие
друг другаАмериканские астрономыА.	Грауэр (A. Grauer; Универ¬
ситет штата Арканзас, Литл-
Рок) и X. Бонд (Н. Bond; Уни¬
верситет штата Луизиана, Батон-
Руж) с помощью крупных теле¬
скопов обсерваторий Китт-Пик
(США) и Серро-Тололо (Чили)
изучали звезды, входящие в со¬
став планетарных туманностей.
Эти туманности представляют
собой разреженное газовое об¬
лако, окружающее звезду.Было обнаружено, что не¬
которые иэ звезд, находящих¬
ся в центре планетарной ту¬
манности, являются не отдель¬
ным светилом, а парой звезд,
расположенных очень близко
друг от друга. Так, централь¬
ное тело планетарной туман¬
ности Абелль-41, состоит иэ
двух звезд, вращающихся друг
относительно друга с периодом
всего 2 ч 4В мин. Было най¬
дено еще три таких пары звезд
с периодами вращения от 11 до
16 ч.Это открытие подтверж¬
дает ранее высказанную гипо¬
тезу, согласно которой на неко¬
торых стадиях эволюции двой¬
ные звезды могут иметь об¬
щую оболочку. Происходит по¬1 Кто открыл новую коме¬
ту? — Природа. 1984, № 1,
с. 105.добное в тот момент, когда
одна иэ звезд начнет превра¬
щаться в красного гиганта. При
этом ее оболочка сильно рас¬
ширяется, и, если второй ком¬
паньон двойной системы нахо¬
дится недалеко от первого,
он может оказаться внутри рас¬
ширяющейся оболочки красно¬
го гиганта.Подобно тому как искус¬
ственный спутник, вступивший
в плотные слои атмосферы,
тормозится и постепенно умень¬
шает высоту своей орбиты,
попавшая в атмосферу красно¬
го гиганта звезда начинает по
спирали приближаться к его
плотному ядру. Это, в свою
очередь, вызывает разогрев
внешних слоев красного гиган¬
та, пока они, получив доста¬
точное количество энергии,
окончательно не покинут гиган¬
та. В результате остается весь¬
ма тесная пара взаимно об¬
ращающихся звезд, окружен¬
ная газовым облаком туман¬
ности.EOS, Transactions оГ the American
Geophysical Union, 1983, v. 64,
№ 20, p. 378 (США).физикаЭксперименты по обрат¬
ному ^-распаду протонаВ нейтринной лаборато¬
рии на Ровенской АЭС физи¬
ки Института атомной энергии
им. И. В. Курчатова регист¬
рируют потоки электронных ан¬
тинейтрино от ядерного реак¬
тора. В число первоочередных
задач, решаемых лабораторией,
входят измерение сечения об¬
ратного 0-распада протона, из¬
мерение энергетических спект¬
ров антинейтрино, поиски нейт¬
ринных . осцилляций и исполь¬
зование антинейтринного излу¬
чения для развития методов
дистанционной нейтринной инт¬
роскопии1.1 Об этой лаборатории и за¬
дачах, решаемых в ней,
подробнее см.: Микаэ¬
ле н Л. А. Нейтринная лабо¬
ратория на Ровенской
АЭС.— Природа, 1983, № 9,
с. 43; Он же. Нейтрино.—
Природа, 1979, N9 6, с. 20.В настоящее время изме¬
рено сечение реакции обрат¬
ного p-распада: "v^-f-p-**e+ + n.
Следует отметить, что послед¬
нее (и единственное) измере¬
ние этого сечения было прове¬
дено 20 лет назад в США.Один из двух детекто¬
ров — сцинтилляционный спект¬
рометр электронных антинейт¬
рино — регистрирует реакцию
по запаздывающим совпадени¬
ям между появлением позитро¬
на и у-лучами, возникающими
при захвате нейтрона гадоли¬
нием, который введен в органи¬
ческий сцинтиллятор. Скорость
счета нейтринных событий —
270 за 105 с.В другом детекторе анти¬
нейтрино регистрируются толь¬
ко' по нейтронам с помощью
счетчиков, заполненных гелием.
Мишенью для антинейтрино и
замедлителем образующихся
нейтронов служит полиэтилен.
Скорость счета нейтринных со¬
бытий составляет 120 за 105 с.
Такая методика регистрации
обратного Р-распада протона
применена впервые.Были получены следую¬
щие данные о сечении реакции
а: сцинцилляционный спектро¬
метр— 0=6,2- 10—43 см2/дел±
±5 % (статистика) ±9 % (мето¬
дика); нейтронный детектор —
а=5,8- 10-°см2 / дел±11 %
(статистика) ±9 % (методика).Здесь а — сечение, отне¬
сенное к одному делению 235U.Авторы приводят предва¬
рительные ограничения на пара¬
метры нейтринных осцилляций
Понтекорво. Осцилляции — это
периодический процесс превра¬
щения свободного антинейтрино
(v*)» рожденного в реакторе,
в нейтрино других типов. Эти
последние нейтрино не могут
вызвать реакции обратного
p-распада протона и потому
как бы исчезают из пучка. По¬
этому существование осцилля¬
ций привело бы к уменьше¬
нию сечёния, измеренного в эк¬
сперименте, по сравнению с его
ожидаемой величиной в случае
отсутствия осцилляций.Однако имеется заметная
неопределенность в величине
сечения, ожидаемого в отсутст¬
вие осцилляций. В основном она
связана с тем, что не хватает
точных сведений об энергети¬
ческом спектре антинейтрино.
Новости науки107Согласно расчетам последних
трех лет оожидаемвв=(6,0—7,2) •■ 10~43см2/дел. Это позволяет
сделать лишь грубые ограниче¬
ния на параметры осцилляций:
Д2= I mi—m2 I <0,1 эВ2, если
sin'20 = 1; $in220'g;O,41 если
Д2>4 эВ2. Здесь sin20 харак¬
теризует возможную степень
превращения ve в другие виды
нейтрино; a |m2—mil — про¬
странственный период осцилля¬
ций. Если бы |т?—т| | строго рав¬
нялось нулю, осцилляции были
бы невозможны.Письма в ЖЭТФ, 1963, т. 36, № 7,
с. 361—363; N9 6, с. 408.ФизикаНаблюдение мезона со
спином шестьЧастица с таким большим
спином обнаружена в совмест¬
ном эксперименте Института
физики высоких энергий (ИФВЭ,
Протвино) и Европейской орга¬
низации ядерных исследований
(ЦЕРН, Женева). Эксперимент
проводился на ускорителе ИФВЭ
под руководством Ю. Д. Про-
кошкина. Масса новой частицы
2510±30 МэВ, время жизни3.	Ю—24 с. Определены кван¬
товые числа мезона: его про¬
странственная и зарядовая чет¬
ности положительны; электри¬
ческий заряд равен нулю. Бли¬
жайшие родственники мезона —
f- и h-мезоны, имеющие те же
квантовые числа, но отличаю¬
щиеся значениями масс и спи¬
нов (2 и 4, соответственно).В эксперименте исполь¬
зовался пучок л~-Мезонов с
энергией 38 ГэВ. При их столк¬
новении с протонами мишени
происходят разнообразные ре¬
акции рождения адронов. В ра¬
боте велся поиск зарядовооб-
менной реакции, когда при со¬
ударении протон мишени прев¬
ращается в нейтрон, одновре¬
менно испуская резонанс — но¬
вое нейтральное состояние М°.
Его рождение можно иденти¬
фицировать по дальнейшему
распаду на два нейтральных
пиона, каждый из которых в
свою очередь распадается на
два у-кванта. Таким образом,
искалась цепочка реакций л' +
+ р— М°+п°, М^-^л0—4у.Фотоны регистрировались спек¬
трометром ГАМС-2000, позволя¬
ющим одновременно измерять
координаты и энергии боль¬
шого числа у-квантов и восста¬
навливать по ним массы и им¬
пульсы распавшихся частиц.За две недели измере¬
ний через жидководородную
мишень спектрометра было про¬
пущено около 10'2 пионов.
Статистическая обеспеченность
эксперимента на порядок пре¬
взошла предыдущие работы.
Так, Ь-мезоЪ был открыт в
ИФВЭ всего несколько лет на¬
зад. В нынешнем эксперимен¬
те наблюдалось 40 тыс. Ь-ме-
зонов. На магнитную ленту бы¬
ло записано 10 млн событий,
обработка которых на ЭВМ
позволила построить спектр
масс рождающейся пары пио¬
нов. Отчетливо наблюдались пи¬
ки, соответствующие мезонам
f и h ; при еще больших энер¬
гиях была замечена некая струк¬
тура, указывающая на возмож¬
ное рождение нового резонан¬
са. Для выяснения природы
этого образования проанализи¬
рованы угловые распределения
продуктов распада. В результа¬
те был сделан вывод, что для
описания экспериментально наб¬
людаемых массовых и угловых
распределений наряду с извест¬
ными частицами f (1270) и
h (2030) необходимо ввести но¬
вый мезон г (2510); в скоб¬
ках приведены округленные зна¬
чения масс мезонов в МэВ.Как известно, кварковая
модель адронов позволила на¬
вести порядок в мире элемен¬
тарных частиц. Все адроны раз¬
бились на две большие группы:
мезонов, состоящих иэ кварка
и антикварка, и барионов, обра¬
зованных тремя кварками.
В свою очередь мезоны рас¬
пределяются по группам частиц
со сходными свойствами; в каж¬
дую (мультиплет) входит девять
частиц. Несколько другой коли¬
чественный состав имеют бари-
онные мультиплеты1. Разбиение
адронов по мультиплетам про¬
изводилось на основе мате¬
матических закономерностей
(теории групп), а не чисто фе¬1 Подробнее см.: LUei-
тер В. М. Кварки.— Приро¬
да, 1960, № 2, с. 53.номенологическим образом.
Мезоны, входящие в один муль¬
типлет, имеют близкие массы
и одинаковые значения спина.
Поскольку спин кварков равен
1/2, мезоны могут иметь спины
0 и 1 в зависимости от того,
антипараллельны или параллель¬
ны спины составляющих квар¬
ков. Но откуда появиться час¬
тице с ббльшим спином? Ока¬
залось, что кварки могут еще
вращаться друг относительно
друга. Их орбитальный угловой
момент складывается со спино¬
вым моментом и образует пол¬
ный спин частицы. Так, суще¬
ствует мультиплет, в котором
мезоны составлены из кварков с
параллельными спинами, вра¬
щающимися друг относительно
друга с угловым моментом 1.
Такие мезоны имеют спин 2,
и в этот мультиплет входит ме¬
зон f.Можно предположить,
что кварки в своем относи¬
тельном движении обладают
еще ббльшим угловым момен¬
том, так что и полный спин
частицы будет еще больше.
Иными словами, подобная ча¬
стица является возбужденным
состоянием частицы с более
низким спином. Такие «орби¬
тальные» возбуждения имеют
определенную энергию, так что
масса частицы должна расти
со спином. Выяснилось, что
частицы из мультиплетов с не¬
большими спинами имеют «род¬
ственников» среди частиц с
высокими спинами. Именно, в
одну семью можно объеди¬
нить частицы с одинаковыми
квантовыми числами и спинами,
различающимися на двойку. На
графике зависимости спина ча¬
стицы от квадрата ее массы
все частицы одной семьи рас¬
полагаются на прямой линии.
Более того, наклон этой пря¬
мой почти одинаков для раз¬
ных семей. Количественно эта
закономерность описывается
эмпирической формулой вида
J=b + a • М2, где масса М выра¬
жается в ГэВ, а коэффициент а
приблизительно равен 0,9 ГэВ-2.
В частности, такому закону под¬
чиняются мезоны f, h и г.
С помощью этой формулы по
массе f - мезона достаточно точ¬
но предсказываются массы ме¬
зонов h иг.Столь простая законо¬
мерность пока не получила удов¬
108Новости наукилетворительного объяснения.
Универсальность наклона графи¬
ка должна вытекать из теории/
описывающей динамику кварко¬
вых взаимодействий,— т. е. из
квантовой	хромодинамики.По-видимому, этот закон как-то
связан с невозможностью квар¬
ков вылететь за пределы ад¬
рона.Препринт ИФВЭ, ОЭФ 83—106,1963, СерпуховФизическая химияИсследуется синтетичес¬
кий малахитМалахит не случайно по¬
лучил свое название от грече¬
ского слова р-аХахл — мальва:
его глубокий зеленый цвет на¬
поминает о свежей листве. В
природных условиях этот мине¬
рал образуется в результате
выноса соединений меди в из¬
вестняки и последующего отло¬
жения там гидратированного
карбоната меди СигСОз(ОН)2.
Образующиеся при этом агрега¬
ты малахита, отличающиеся при¬
чудливыми вариациями густоты
и оттенков зеленого цвета, из¬
давна использовались для изго¬
товления ювелирных и декора¬
тивно-художественных изделий.
Интенсивная добыча малахита
как поделочного камня исто¬
щила многие месторождения; в
то же время малахит долго
оставался одним из немногих
природных самоцветов, искусст¬
венное получение которых не
удавалось наладить. В 1982 г. по¬
явились сообщения об успешном
лабораторном синтезе малахита
во Всесоюзном НИИ синтеза
минерального сырья (Александ¬
ров, Владимирская обл.). Сейчас
в институте проведены физико¬
химические исследования ис¬
кусственного малахита.Синтезированный мала¬
хит, как и природный, пред¬
ставляет собой тонкокристалли¬
ческие плотные агрегаты; в них
отчетливо видны полосчатые и
концентрические зоны, которые
выделяются благодаря различи¬
ем в оттенках зеленой окраски./ Анализ показал, что синтети¬
ческий малахит и природный из
месторождения Чокпак (Казах¬
стан) содержат примерно одина¬ковое количество меди. Со¬
держание СиО в природном
малахите составляет 71,9%, в
синтезированных светло-зеле-
ных образцах 70,7%, а в темно¬
зеленых — 71,9%. По данным
дифрактометрических измере¬
ний, средний размер кристалли¬
тов для темно-зеленых зон со¬
поставим с размерами крис¬
таллитов темно-зеленого при¬
родного малахита и составляет
десятки тысяч ангстрем; в свет¬
ло-зеленых зонах кристаллиты
меньше (несколько тысяч ангст¬
рем). Темно-зеленые и светло-
зеленые зоны отличаются не
только размерами кристаллитов,
но и морфологией.Инфракрасные спектры
синтетических образцов име¬
ют полосы поглощения, анало¬
гичные полосам чокпакского ма¬
лахита. Различий в этих спект¬
рах для темно-зеленых и свет¬
ло-зеленых образцов не обна¬
ружено. Известно, что нагрев
малахита сопровождается про¬
цессами дегидратации и декар¬
бонизации; термогравиметри¬
ческий анализ показал, что на¬
чало дегидратации в природ¬
ных и синтетических образцах
приходится практически на одни
и те же температуры (275—
285 °С). Максимальная скорость
декарбонизации у синтетических
образцов наблюдалась при
температурах 335 и 340 °С, что
на 25—30° ниже, чем у природ¬
ных образцов (365 °С).Наиболее удачно синте¬
зированные образцы с красивым
причудливым рисунком по своей
окраске и текстуре практичес¬
ки не отличимы от природного
мелкоузорчатого малахита.Доклады АН СССР, 1963, т. 270,
№ 5, с. 1117—1119.Молекулярная биологияАнтигены вируса бешен¬
ства — для приготовле¬
ния вакцинывакцина, содержащая живой,
не ослабленный вирус, более
эффективна, чем вакцина, со¬
держащая убитый вирус. Од¬
нако в первом случае сущест¬
вует опасность обратного пере¬
хода вируса в активную форму.
Поэтому исследователи уже дав¬
но ищут способы получения бо¬
лее безвредного материала для
проведения вакцинации.Несколько лет назад уда¬
лось установить, что частица ви¬
руса бешенства содержит 5
вирусных белков: L (большая
вирусная полимераза), N (про¬
теин нуклеокапсида), С(глико-
протеин), а также М| и М2
(матричные белки). Из них гли¬
копротеин С представляет собой
антиген вирусной поверхности,
имеющий молекулярную массу
около 60 тыс. Д и несущий
основную ответственность за ак¬
тивность всей вирусной частицы.
Было показано, что антитела,
направленные против этого бел¬
ка, способны нейтрализовать и
сам вирус бешенства. Однако
получение достаточных коли¬
честв гликопротеина G обычны¬
ми химическими методами —
процесс очень сложный и до-
рогостоящий.Сотрудники отдела моле¬
кулярной биологии и произ¬
водства вакцин Калифорнийско¬
го университета (Сан-Францис¬
ко, США) решили эту задачу
с помощью более дешевых и
доступных методов генной ин¬
женерии. Использовав соответ¬
ствующие плазмиды, они ввели
участок ДНК вируса бешенства,
кодирующий синтез гликопро¬
теина G, в геном двух штам¬
мов кишечной палочки. В ре¬
зультате от этих бактерий уда¬
лось получить белки С427 и С505,
которые по молекулярной мас¬
се, а также биохимическим и
антигенным свойствам оказались
весьма близки к гликопроте¬
ину G.Science, 1983, v. 219, № 4565,
p. 614—620 (США).БиофизикаОбычно вакцина против
бешенства готовится из мозго¬
вой ткани животных. Введение
такой вакцины, проводимое
многократно, не безразлично
для организма и в некото¬
рых случаях может вызвать
тяжелые осложнения. При этомКровь, облученная ульт¬
рафиолетовым светомПереливание крови —
один из эффективнейших спо¬
собов лечения острых и хрони-
чески* гнойных процессов, раз¬
Новости науки109личных интоксикаций, тяжелых
инфекционных заболеваний, бо¬
лезней крови и т. д. В клини¬
ческой медицине широко ис¬
пользуется весь комплекс мно¬
гообразных физиологических
последствий этого вида лечения:
дезинтоксикационный эффект,
стимулирование кроветворения,
усиление иммунобиологических
защитных реакций и т. д. Наря¬
ду с вливанием донорской или
специально обработанной труп¬
ной крови, различных крове¬
заменителей используется реин-
фузия крови, т. е. обратное вли¬
вание крови, взятой у больного.
Причем было установлено, что
эффективность реинфуэии су¬
щественно повышается при об¬
работке взятой крови различ¬
ными физико-химическими ме¬
тодами, в том числе ультра¬
фиолетовым облучением.Хотя облучение крови
ультрафиолетом успешно при¬
меняется в медицине, механизм
терапевтического воздействия
такой крови изучен недоста¬
точно. Исследования, проведен*
ные в Ленинградском государст¬
венном университете им.
А. А. Жданова, вскрыли кор¬
реляцию между терапевтиче¬
ской эффективностью облучен¬
ной крови и изменениями повер¬
хности клеток крови, состава фе
плазмы в результате фотохими¬
ческих процессов при облуче¬
нии.Кровь, взятая из локте¬
вой вены доноров, исследова¬
лась непосредственно перед
облучением, а затем через
различные промежутки времени
после облучения и реинфуэии.
Изучение оптических спектров
и спектров электронного пара¬
магнитного резонанса позволило
обнаружить среди продуктов
фотораэложения белков плазмы
свободные радикалы и дру¬
гие химические и биологичес¬
ки активные вещества, которые,
по мнению исследователей, мо¬
гут вызвать иммунный ответ
организма ра реинфуэию. Ана¬
лиз состава фракций плазмы
показал, что наиболее сущест¬
венные изменения характерны
для фракций, соответствующих
ct2-i р- и у-глобулинам. Так,
во фракции у-глобулинов из
крови больных, которым внут¬
ривенно была введена облучен¬
ная кровь, особенно заметно в
течение всего времени наблю¬
дения после реинфуэии (12суток) возрастала концентрация
иммуноглобулинов IgG, IgM,
IgA. Это означает, что реин-
фузия облученной крови сопро¬
вождается сильно выражен¬
ной иммунной реакцией орга¬
низма.Было также обнаружено,
что облучение ультрафиолетом
цельной крови и ее последую¬
щее переливание вызывает уве¬
личение устойчивости лимфоид¬
ных клеток крови к нормальным
тканевым антигенам. Предпола¬
гается, что появление «устой¬
чивых» лимфоцитов связано с
тем, что под действием ультра¬
фиолета происходит структур-
но-функциональная перестрой¬
ка их поверхности, в резуль¬
тате обнажаются рецепторы, от¬
ветственные за взаимодействие
лимфоцитов с тест-антигенами.
Динамика изменения фракцион¬
ного состава белков плазмы и
уровня устойчивости лимфоци¬
тов соответствует динамике кли¬
нических эффектов, наблюдав¬
шихся после переливания облу¬
ченной крови.Доклады АН СССР, 1983, т. 270,
№ 1, с. 242—246.ВирусологияДешевая вакцина против
гепатита ВПо данным Всемирной
организации здравоохранения, в
мире насчитывается около
200 млн людей, в организме
которых имеются вирусы гепа¬
тита В — тяжелого инфекцион¬
ного заболевания1. Сам по себе
очень опасный, гепатит В может
переходить в цирроз, а затем —
в первичный рак печени.Трудности получения вак¬
цины против гепатита В связаны
с отсутствием способа выращи¬
вания вируса в культуре клеток
и невозможностью использовать
для этой цели животных, по¬1 См.: Создана вакцина про¬
тив гепатита.— Природа,
1981, № 7, с. 111; Вакцина
против гепатита В.— Приро¬
да, 1982, № 11, с. 110.скольку к гепатиту В воспри¬
имчивы лишь обезьяны шимпан¬
зе. В природе не существует
ослабленных штаммов этого ви¬
руса, пригодных для приготов¬
ления вакцины. Выход был най¬
ден несколько лет назад, когда
удалось приготовить вакцину из
антигена поверхности вируса
гепатита В (HBsAg), который в
больших концентрациях нахо¬
дится в крови у носителей это¬
го вируса. Проведенная вакци¬
нация показала высокую эффек¬
тивность полученной вакцины.
Однако брать кровь у носите¬
лей вируса можно лишь в огра¬
ниченных количествах, да и сам
процесс выделения и очистки
антигена HBsAg, приготовления
вакцины весьма сложен и доро¬
гостоящ. В настоящее время сто¬
имость серии из трех доз такой
вакцины, необходимых для соз¬
дания удовлетворительной за¬
щиты против заболевания, ко¬
леблется от 75 до 100 долл. По¬
этому массовая вакцинация про¬
тив гепатита В, особенно в раз¬
вивающихся странах, пока не¬
возможна.Недавно Г. Смит с кол¬
легами (С. L. Smith; Националь¬
ный институт аллергии и инфек¬
ционных заболеваний, Бетесда,
США) провели успешную селек¬
цию вируса коровьей оспы, в
геном которого был «встроен»
ген поверхности вируса гепати¬
та В, кодирующий антиген
HBsAg. Модифицированный ви¬
рус коровьей оспы хорошо рос
в культуре клеток и вырабатывал
антиген HBsAg в форме, неот¬
личимой от антигена, присутст¬
вующего в сыворотке крови но¬
сителей вируса гепатита.Испытания на кроликах,
зараженных модифицирован¬
ным вирусом, показали, что в
крови животных вырабатывались
высокие концентрации антител к
антигену HBsAg, более чем до¬
статочные для защиты от гепа¬
тита В людей. По мнению Сми¬
та, полученный модифицирован¬
ный вирус вполне можно исполь¬
зовать для массовых вакцинаций
в тех районах земного шара, где
меры контроля против гепатита
В крайне необходимы. Стои¬
мость новой вакцины не выходит
за рамки стоимости многих вак¬
цин, широко используемых в ме¬
дицинской практике.Nature, 1983, v. 302, № 5911,
p. 316—318 (Великобритания).
110Новости наукиМ<Лечение ран лучом лазе¬
раВ последние годы все
шире в экспериментальной и
клинической хирургии приме¬
няют лазеры. Недавно опубли¬
кованы результаты восьмилет¬
них исследований по использо¬
ванию лазеров в гнойной хирур¬
гии. Группа московских хирур¬
гов во главе с О. К. Скобел-
киным для печени я гнойных ран
пользовалась серийными оте¬
чественными лазерными уста¬
новками «Скальпель 1» и «Ро¬
машка», работающими на ос¬
нове С02-лаэеров в непрерыв¬
ном режиме с максимальной вы¬
ходной мощностью 25 и 100 Вт
соответственно. С помощью ла¬
зерного луча осуществлялось
рассечение и иссечение тканей,
а также испарение влаги и сте¬
рилизация поверхности раны. За6	лет лазер был применен для
лечения гнойных ран различного
характера у 468 больных. В боль¬
шинстве случаев в ранах обнару¬
живались золотистые стафило¬
кокки, которые, как известно,
трудно поддаются действию хи-
миофармацевтических средств.Исследования показали,
что луч лазера имеет ряд пре¬
имуществ по сравнению с тра¬
диционными методами хирурги¬
ческой обработки гнойных ран:
он действует более щадяще, чем
обычный скальпель, предупреж¬
дает излишнюю травматизацию
тканей и распространение ра¬
невой инфекции; обработка ран
проводится бескровно, в них не
остается инородных тел, замед¬
ляющих процессы заживления.
После обработки поверхности
раны лазерным лучом содержа¬
ние патогенных микроорганиз¬
мов в раневых тканях сущест¬
венно ниже.Использование лазера в
лечении больных с первич¬
ными и вторичными гнойными
ранами позволило в 1,5—2 раза
уменьшить сроки лечения. По
мнению авторов, широкое при¬
менение лазеров для лечения
гнойных ран улучшит результа¬
ты лечения и даст значитель¬
ный экономический эффект в
масштабах всей страны. Это
вполне реально, так как в на¬
стоящее время отечественная
промышленность способна обес¬печить установками большинство
хирургических стационаров, в
которых ведется лечение гной¬
ных ран.Вестник АМН СССР, 1 983, № 0, с. 92МедицинаАнтигены и диабетПо мнению многих ис¬
следователей, диабет, вызван¬
ный уменьшением синтеза ин¬
сулина, относится к группе ау¬
тоиммунных заболеваний. (Это
группа болезней, при которых
нарушается работа иммунной си¬
стемы организма, в результате
иммунные реакции начинают
«работать» против собственных
клеток и тканей организма.)
Так, при диабете 0-клетки под¬
желудочной железы, выраба¬
тывающие инсулин, атакуются
иммунной системой, что приво¬
дит к их разрушению и умень¬
шению выработки гормона.Не так давно было уста¬
новлено существование прямой
связи между возникновением
диабета и присутствием на по¬
верхности лимфоцитов — глав¬
ных клеток иммунной системы—
определенных антигенов. Их по¬
явление кодируется некоторыми
генами, входящими в состав
набора генов большого ком¬
плекса гистосовместимости. Ан¬
тигены комплекса, расположен¬
ные на поверхности лимфоцитов,
помогают этим клеткам распоз¬
навать чужеродные клетки, по¬
павшие в организм. Именно по
ним подбирают трансплантируе¬
мые органы и ткани, антиген¬
ный рисунок комплекса гисто¬
совместимости которых дол¬
жен быть близок или полностью
совпадать с подобным рисун¬
ком на лимфоцитах реципиен¬
та. Как оказалось, два таких
антигена (DR3 и DR4) связаны
с предрасположенностью к диа¬
бету.К. Джонстон и его колле¬
ги (С. Johnston; госпитали Коро¬
левского колледжа и Св. Вар¬
фоломея, Лондон, Англия) ис¬
следовали 106 пар однояйце¬
вых близнецов, у которых анти¬
генные рисунки комплекса гис¬
тосовместимости идентичны. Бы¬
ло установлено, что риск забо¬леть диабетом значительно
больше у тех близнецов, на
поверхности клеток которых
имеются оба антигена — DR3 и
DR4, чем у близнецов, имею¬
щих лишь один из этих антиге¬
нов. По мнению авторов рабо¬
ты, зависимость между присут¬
ствием на поверхности лимфо¬
цитов антигенов DR3 и DR4 и
предрасположенностью к диа¬
бету дает в руки врачей серь¬
езное оружие для предупрежде¬
ния этой болезни.British Medical Journal, 1963, v. 253,
p. 286 (Великобритания)Врожденные пороки раз¬
вития и пестицидыВ экономически развитых
странах число детей, рождаю¬
щихся с теми или иными по¬
роками развития, постепенно
увеличивается и в настоящее
время в отдельных районах
достигает 7%. При этом в
60—65% случаев причины рож¬
дения неполноценных детей не¬
ясны. Усилия, затрачиваемые на
выяснение и устранение причин
подобных явлений, далеко не
всегда венчаются успехом. На¬
пример, до сих пор не уста¬
новлено, почему в северо-за-
падных районах Швеции до¬
вольно часты случаи массового
рождения детей с врожденным
расщеплением остистых отрост¬
ков позвонков. Предположе¬
ние, что это связано с широ¬
ким использованием пестицидов
для борьбы с лесными вре¬
дителями, было проверено со¬
трудниками Шведского нацио¬
нального комитета здравоохра¬
нения, отдела эмбриологии
Лундского университета и Швед¬
ской конфедерации профсою¬
зов1. Для этого они провели
специальное медико-статистиче-
ское исследование, использовав
а качестве источников инфор¬
мации «Медицинский реестр
рождаемости», «Реестр врож¬
денных пороков развития», куда1	Eric son A. et al.— Envi¬
ronmental Res., 1983, v. 30,N9 2, p. 466.
Новости науки111в Швеции с 1965 г. заносят
данные о всех случаях ано¬
мального развития, а также ан¬
кетированный опрос населения,
в котором учитывали условия
жизни и работы, социальный
статус семьи, заболевания у
родственников, употребление
родителями спиртных напитков,
наркотиков,	лекарственныхсредств, курение и т. д.После обработки этих
данных оказалось, что подоб¬
ные случаи рождения детей с
пороками развития происходи¬
ли еще до широкого приме¬
нения пестицидов; кроме того,
они имели место и в других
районах страны. Несмотря на
большой объем изученного ма¬
териала, раскрыть истинные при¬
чины массового рождения детей
с различными нарушениями раз¬
вития в Швеции пока не удалось.Вместе с тем все большим
количеством работ подтверж¬
дается серьезная роль загряз¬
нения окружающей среды и пи¬
щевых продуктов пестицидами
в росте числа случаев мертво-
рожденности и аномального
развития детей. Почти одно¬
временно со статьей шведских
авторов опубликованы результа¬
ты исследования сотрудников
Индийского научно-исследова¬
тельского центра промышлен-
той токсикологии в соавторстве
со специалистами из отдела
акушерства и гинекологии Ме¬
дицинского колледжа короля
Георга2. Методический подход
к анализу влияния пестицидов
на эмбриональное развитие че¬
ловека в этой работе совер¬
шенно иной: он заключался а
прямом определении содержа¬
ния пестицидов в перифериче¬
ской крови матери, ткани пла¬
центы и крови из пупочного
канатика, образцы которых от¬
бирали во время родов. Ока¬
залось, что в случае мертво-
рожденности содержание пести¬
цидов алдрина и ДДТ в изучен¬
ных образцах в 1,5—2 раза выше,
чем при рождении нормальных
детей. Авторы обнаружили кор¬
релятивную связь между уров¬
нем содержания токсичных ве¬
ществ в периферической крови' S а * в n а М. С. et al —J. of
Toxicology and Environmental
Health, 1983, v. 11, № 1,
p. 71.матери и их содержанием в
плаценте и крови из пупочного
канатика. Индийские специали¬
сты считают, что полученные
данные свидетельствуют о пря¬
мой зависимости эмбриональной
смертности от содержания пес¬
тицидов в организме матери.
Гибель плода может наступать
в результате нарушений об¬
мена веществ и мутагенного
эффекта пестицидов.Н.	Б. Кумпан,
кандидат биологических наукМоскваМедицинаПлод в плодеВ октябре 1982 г. У. Ни-
колини, К. ДельАньола, Э. Фер-
рацци и Дж. Мотта (U. Nicolini,
С. A. DelTAgnola, Е. Ferrazzi;
сотрудники трех кафедр Милан¬
ского университета — акушер¬
ства и гинекологии, детской хи¬
рургии, неонатологии) сообщили
о редком явлении — так на¬
зываемом «fetus in fetu» (плод
в плоде), когда один близнецо¬
вый эмбрион паразитирует в
теле другого. С 1900 г. описано
лишь 13 подобных случаев.На сей раз «постороннее»
образование было выявлено
внутри тела плода при ультра¬
звуковом сканировании 20-лет¬
ней женщины, находившейся на
35-й недели первой беременно¬
сти. Это образование имело
округлую форму диаметром40	мм и располагалось перед
левой почкой плода, выше мо¬
чевого пузыря. На 40-й неделе
беременности на свет появился
ребенок — мальчик весом
3340 г. На 6-й день жизни
ему сделали операцию, в ре¬
зультате которой удалена сфе¬
роидная масса, расположенная
за брюшиной, с длинной сосу¬
дистой ножкой. Под толстой
капсулой в небольшом количе¬
стве желтоватой жидкости нахо¬
дилась эмбриональная масса
размером 6X5X4 см. Гистоло¬
гический анализ выявил наличие
в ней элементов кожи, волос,
жировой и соединительной тка¬
ни, костей, сосудистых оболочек,
нервных структур, сетчатки, зу¬
бов, коры надпочечников, же¬лудочно-кишечного тракта и др.
Послеоперационный период
протекал без особенностей, и
через 6 дней необычный пациент
был выписан из больницы.Journal of Clinical Ultrasound, 1983,
v. 11, № 6, p. 321—322 (США).БиохимияХимическая тайна кофеКофе — один из наибо¬
лее распространенных в мире
биостимуляторов, однако до
сих пор неясно, какие именно
вещества в его составе отвеча¬
ют за такой эффект. Чаще всего
называют кофеин, воздействую¬
щий на специфические рецеп¬
торы в мозгу человека.Австралийские исследо¬
ватели, возглавляемые Дж. X.
Боубликом (J. Н. Boublik; Боль¬
ница им. принца Генри в Мель¬
бурне), обнаружили в составе
кофе неизвестное соединение,
которое действует подобно
морфину и другим опиатам. Его
присутствие может, в частности,
объяснить факт привыкания к
этому напитку многих людей.При анализе быстрораст¬
воримого порошкового кофе
(как обычного, так и обезко-
феиненного) также найдено ве¬
щество, специфично воздейству¬
ющее на мозговые рецепторы
опиатов. Оно обладает способ¬
ностью снимать эффект налок-
сона (специфического антагони¬
ста морфина и других нарко¬
тических анальгетиков) и энне¬
фелинов (пептидов, конкури¬
рующих с морфином за свя¬
зывание с опиатными рецеп¬
торами).Таким образом, неизвест¬
ное соединение проявило «клас¬
сические» свойства опиатов. В
чае, какао оно не обнаружено.
Его молекула значительно круп¬
нее молекулы кофеина или мор¬
фина; вещество растворяется в
эфире и обладает устойчивостью
к протеолитическим ферментам.
По-видимому, это алкалоид типа
морфия.Неизвестно, вырабатыва¬
ется ли это соединение самим
растением кофе или же обра¬
зуется как побочный продукт в
процессе обжаривания кофей¬
112Новости наукиных зерен (специфический за¬
пах кофе, например, возникает
при обжаривании).Содержание этого сое¬
динения в кофе очень велико
и, по-видимому, достаточно,
чтобы непосредственно воздей¬
ствовать на рецепторы опиатов
в головном мозгу человека.Nature, 1983, v. 301, № 5897, p. 195,
246 (Великобритания).БиохимияСинтезирован еще один
пептидный гормонВилочковая железа (ти¬
мус) вырабатывает целое се¬
мейство гормоно-подобных пеп¬
тидов, которые контролируют
лимфатическую систему орга¬
низма, а также участвуют в
процессах иммунной регуля¬
ции. Ранее было показано, что
частично очищенные препараты
из тимуса, например так на¬
зываемая тимозиновая фракция
5, очень эффективно восстанав¬
ливают иммунные функции у жи¬
вотных, лишенных тимуса или с
подавленным иммунитетом,
а также у людей с нарушен¬
ной иммунной системой или
больных раком.Иэ фракции 5 был выде¬
лен ряд биологически активных
пептидов — тимозины ai, a?,
plr Рз, 04* Тимозин состоит
из 43 аминокислот и дейст¬
вует на гипоталамус и гипо¬
физ, влияя на регуляцию и
дифференцировку тимус-эави-
симых лимфоцитов, подавляет
подвижность макрофагов. Од¬
нако концентрация этого гор¬
мона в тканях и сыворотке
крови очень низка. Отсутствие
достаточных количеств препара¬
та затрудняет широкое изуче¬
ние функциональной роли это¬
го гормона й проведение его
клинических испытаний.Группе американских ис¬
следователей факультета биохи¬
мии медицинской школы Уни¬
верситета им. Дж. Вашингтона
(Вашингтон) совместно с ком¬
панией «Пенинсула Лаборато-
риэ» (Бельмонт, штат Калифор¬
ния) удалось синтезировать этот
гормон, используя ступенчатыйметод (в раствор последова¬
тельно добавлялись одна за
другой все 43 аминокислоты);
конечный выход очищенного
продукта составил 5,2%. Син¬
тетический аналог по составу,
структуре и биологической ак¬
тивности оказался идентичным
природному тимоэинуBiochemistry, 1983, v. 22, N9 4,
p.733—740 (США).Био:Биохимическая регуляция
агрессивности мышейФизиологи Э. М. Никули¬
на и Н. К, Попова (НИИ цито¬
логии и генетики СО АН СССР)
установили, что серотонин
(5-гидрокситриптамин — ве¬
щество, широко распространен¬
ное в головном мозгу и участву¬
ющее в процессе передачи нерв¬
ного импульса от одной клетки
к другой) играет важнейшую
роль в регуляции агрессивного
поведения у мышей.В опытах исследователи,
кроме серотонина, использова¬
ли вещества, повышающие его
содержание в организме (напри¬
мер, 5-гидрокситриптофан, из
которого синтезируется серото¬
нин, а также вещества, снижаю¬
щие чувствительность нервных
клеток к серотонину и являю¬
щиеся, таким образом, его анта¬
гонистом (например, метисер-
гид). Участвовали в опытах как
генетически высокоагрессивные,
так и низкоагрессивные живот¬
ные. Показателем агрессивности
мышей служило нападение их на
саранчу.Оказалось, что серотонин
и вещества, увеличивающие его
содержание в организме, рез¬
ко снижали число агрессивных
реакций, никак не влияя на дру¬
гие особенности поведения мы¬
шей. Метисергид у генетически
высокоагрессивных особей пре¬
пятствовал действию серотони¬
на, тем самым повышая агрес¬
сивность; у низкоагрессивных
особей введение этого вещест¬
ва не влияло на агрессивное
поведение.Журнал высшей нервной деятель¬
ности. 1983, т. XXXIII, вып. 4,
с. 737—742.БиологияЕсли паразит голоденИзучение отношений
между паразитом-энтомофагом1
и его хозяином не только инте-
ресно теоретически, с точки зре¬
ния удивительных физиологи¬
ческих приспособлений к сосу¬
ществованию, но и практически
важно для разработки основ
биологического метода борьбы
с вредителями. Любопытные осо¬
бенности отношений хозяин —
паразит открыл сотрудник Уни¬
верситета штата Огайо (США)
г. Стэйрс2.Объектом его лаборатор¬
ных исследований был наездник-
ихнеемонид иэ отряда перепон¬
чатокрылых (Glypta fumiferanae),
который имеет единственного
хозяина — гусениц листоверт¬
ки (Choristoneura fumiferana).
В банки объемом около 1 /3 л
сажали по одной самке
наездника и от 6 до 83 гусениц.
При этом в одной из серий экспе¬
риментов в банку помещали еще
и каплю меда. Хотя изучаемый
паразит способен заражать хо¬
зяина (т. е. откладывать яйца
в его тело) сразу же по вылупле-
нии иэ кокона, обходясь без до¬
полнительного питания, тем не
менее он охотно потреблял мед.
Как и следовало ожидать, это
удлиняло срок его жизни и уве¬
личивало суммарное число отло¬
женных яиц. Обнаружилось, од¬
нако, что стратегия распределе¬
ния яиц у питавшихся и у го¬
лодавших особей различна: при
малом числе гусениц в банке
количество отложенных за день
яиц составляло у голодавших па¬
разитов 10, а у питавшихся —
лишь 5; при большом числе гу¬
сениц — 20 и 6 яиц соответствен¬
но. Таким образом, голод сти¬
мулировал самок к поиску хо¬
зяина и заставлял откладывать
яйца возможно быстрее, чтобы1	Термин принят для пара¬
зитических перепончато¬
крылых, личинки которых,
подобно паразитам, доволь¬
но долго живут в теле хозяи¬
на, но, подобно хищникам —
энтомофагам, в итоге пое¬
дают его.2	S t a i г s G.— Canad. Ento¬
mologist, 1983, v. 115, N? 6,
p. 689.
Новости неуки113успеть, прежде чем погибнуть,
оставить потомство. Самки же,
питавшиеся медом, в первую
очередь использовали дополни¬
тельные ресурсы на то, чтобы
как можно шире распространить
свои яйца в популяции хозяина.Вторая выявленная осо¬
бенность взаимоотношений хо¬
зяин — паразит заключалась
в том, что у питавшихся пара¬
зитов (при их плодовитости
42—176 яиц и плотности гусе¬
ниц 25 особей на банку) про¬
цент зараженных ими хозяев
составлял всего 88, и эта вели¬
чина лишь незначительно меня¬
лась с возрастанием плотности
хозяина. Этот более низкий, чем
ожидалось, процент связан с
тем, что паразит не только не
избегал уже зараженных осо¬
бей хозяина, как это наблюда¬
ется у многих видов паразити¬
ческих перепончатокрылых? но
в ряде случаев многократно пе-
резаражал всего несколько чем-
то ему приглянувшихся гусениц.
Такое поведение автор рассмат¬
ривает как адаптацию к сосу¬
ществованию с хозяином без
снижения его численности, что
достигается заражением лишь
небольшой доли популяции.
Действительно, известно, что да¬
же в годы вспышек численности
листовертки зараженность ее
указанным паразитом в приро¬
де не превышает 25%.В.М. КарцевМосква3	См., напр., Карцев В. М.,
Булеза В. В.— Доклады
АН СССР, 1982, т. 267, № 1,
с. 760.ЭтологияТрадиции осы-помпилаС тех пор как при изу¬
чении поведения насекомых уче¬
ные отказались от предвзято¬
го мнения о механистичности их
поступков, в поведении насе¬
комых и позвоночных живот¬
ных усмотрено много общих
черт. В последние годы сде¬
лан вывод о значительном
конвергентном сходстве в пове¬
дении тех и других1. Но вопросо тонких механизмах, приводя¬
щих к сходным формам пове¬
дения у систематически далеких
групп животных, все еще остает¬
ся открытым. Интересные дан¬
ные на этот счет содержатся
в статье Дж. Алкока (J. Alcock;
зоологический факультет Ари¬
зонского университета, США),
посвященной изучению тер¬
риториального поведения на¬
секомых.Автор не просто изучил
повадки одиночной осы Hemi-
pepsis ustulata из семейства до¬
рожных ос (Pompilidae), но про¬
водил наблюдения на одном и
том же участке в течение двух
сезонов, чтобы сравнить терри¬
ториальные привязанности сам¬
цов из разных поколений.В месте проведения рабо¬
ты метили всех встречавшихся
самцов. В результате обнару¬
жено, что в брачный период
самцы Н. ustulata, как и у неко¬
торых других видов, захваты¬
вают и охраняют от конкурен¬
тов индивидуальные участки тер¬
ритории, причем некоторым сам*
цам подходящей территории не
достается. На основе изучения
пограничных споров самцов ав¬
тором предложен объективный
математический метод оценки
привлекательности каждого уча¬
стка.Оказалось, что относи¬
тельная привлекательность брач¬
ных участков в разные годы
сохранялась постоянной. Таким
образом, насекомое как бы от
природы «знает», какую терри¬
торию ему «хочется» иметь.
Но какие оно при этом учи¬
тывает параметры местности, на¬
уке пока неизвестно. Интересно
также, что, хотя на второй год
численность изучавшихся ос бы¬
ла меньше, соотношение терри¬
ториальных и нетерриториаль¬
ных самцов осталось постоян¬
ным (соответственно, наименее
привлекательные участки, заня¬
тые в первый год, на второй
год пустовали).Animal Behaviour, 1983, v. 31, Ns 1,p. 74—80 (Великобритания).1 См., напр.: Свидер-
с к и й В. Л. Основы нейро¬
физиологии насекомых. Л.,
I960, с. 239; М а э о ж и н-
Поршняков Г. А.— Тр.
Всес. энтомол. о-ве, 1981,
т. 63, с. 154.ЗоологияКитоглав в водах Антарк¬
тикиДо сих пор были извест¬
ны 5 крайне редких видов рыб
китоглавов (Gyrinomimus), пред¬
ставителей отряда китовиднооб¬
разных (Cetomimiformes). Насе¬
ляют они тропические и суб¬
тропические зоны Атлантическо¬
го, Индийского и Тихого океа¬
нов и обитают преимущественно
на большой глубине (изученные
китоглавы выловлены на глу¬
бинах от 4100 до 4820 м). Но
вот недавно В. В. Федоров иА.	В. Балушкин (Зоологический
институт АН СССР, Ленинград)
подробно описали новый вид
южного китоглава (Gyrinomimus
notius), который был выловлен
в высоких широтах Антарктики,
в море Росса, во время экспе¬
диции Тихоокеанского института
рыбного хозяйства и океаногра¬
фии на научно-поисковом судне
«Мыс Юноны» в августе 1981 г.Это некрупная рыба тем-
но-малинового цвета, с гладким,
без чешуи телом, большой, не¬
много приплюснутой в передней
части головой, очень маленьки¬
ми глазами и огромным ртом.
Длина рыбы с хвостом 198,4 см,
без хвоста — 173,6 см. Кроме
обычных морфологических при¬
знаков, ихтиологи дали в опи¬
сании также схему расположе¬
ния сейсмосенсорной системы и
рентгенограмму скелета кито¬
глава. Новый вид отличается от
уже известных ббльшим количе¬
ством зубных рядов и числом
зубов в рядах, наличием желе¬
образной, предположительно
светящейся, ткани в задней ча¬
сти туловища (выше боковой
линии) и продольных кожистых
складок вдоль спины и брюха.Новая находка интересна
не только тем, что впервые
китоглав обнаружен в антарк¬
тических водах, но и необыч¬
ной для него малой глубиной
обитания — пойман он в слое
воды между 445 и 470 м.В море Росса и тоже на
малой глубине авторы описания
китоглава выловили раньше глу¬
боководного удильщика (Mela-
nocetus rossi). Очевидно, про¬
никновению глубоководной их¬
тиофауны на континентальный
114Новости неукисклон моря Росса способствуют
особенности гидрологического
режима этого преимущественно
шельфового моря.Зоологический журнал, 1983,
т. LXII, вып. 5, с. 737.ПалеонтологияКому принадлежали ко-
нодонтыIКонодонты представляют
собой микроскопические зубо¬
видные остатки одной иэ наибо¬
лее загадочных групп ископае¬
мых животных, которые суще¬
ствовали на протяжении 350 млн
лет (с кембрия по триас) и вы¬
мерли около 200 млн лет на¬
зад. Высокая скорость их эво¬
люции отражалась в быстрых
изменениях морфологии коно-
донтов. Это позволяет детально
расчленять толщи морских отло¬
жений, в которых они сохра¬
нились, и с большой точностью
датировать вмещающие их
породы. Конодонты усиленно
изучались исследователями раз¬
ных стран на протяжении 125 лет,
с момента их первого описания
русским ученым Г. X. Пенде¬
ром, но природа конодонтофо-
рид (конодонтонесущих живот¬
ных) оставалась неизвестной.Обычно конодонты, со¬
стоящие иэ фосфата кальция,
извлекают из породы путем ее
разложения в органических кис¬
лотах и изучают как самостоя¬
тельные палеонтологические
объекты. Редкие находки скоп¬
лений конодонтов на плоско¬
стях напластований пород дока¬
зали, однако, что они находи¬
лись в теле животного в виде
закономерно построенного ап¬
парата, который состоял из
большого числа морфологиче¬
ски различных элементов, рас¬
положенных попарно-симмет¬
рично. Высказано немало гипо¬
тез насчет того, что собой
представляли конодонты, какие
функции выполняли, как выгля¬
дели обладавшие ими животные.
Считалось, что это зубы или
жаберные элементы рыб, части
челюстей или копулятивных ор¬
ганов червей, скелетные струк¬
туры водорослей или остаткиРисунок сохранившегося в породе
отпечатка животного, обладавшего
конодонтовым аппаратом (спра>
ва), н увеличенные части это-
го отпечатка (с леса, пержу)
со скоплением конодонтовых эле¬
ментов и противоотпечатка в поро¬
де (слева, внизу), где сохра*
нились недостающие на отпечатке
детали конодонтового аппарата (ко-
нодонтовые элементы закрашены).кожного покрова иглокожих,
поддержки для щупалец и т. п.
Одним иэ этих гипотез проти¬
воречит состав конодонтов, дру¬
гим —1 данные по микрострук¬
туре и морфологии.Недавно опубликовано со¬
общение об уникальной находке
отпечатка мягкотелого ископае¬
мого животного с конодонто¬
вым аппаратом в его головной
части1. Этот отпечаток обнару¬
жен на образце битуминозного
тонкослоистого известняка, ко¬
торый с 1925 г. хранился в музее
Геологического института в
Эдинбурге, а происходит из мел-1 Briggs D. Е., Clark¬
son Е. N. К., Ardrige
R. U. — Lethaia, 1983, v. 16,
№ 1, p. 1.ководных отложений нижнего
карбона Шотландии близ Эдин¬
бурга.Животное обладало тон¬
ким (ширина отпечатка около
2 мм) длинным телом (40 мм).
В передней части отпечатка,
сдавленной при захоронении в
спинно-брюшном направлении,
выделяется головной отдел; зад¬
няя половина тела сдавлена,
по-видимому, в боковом направ¬
лении. Если это так, то сохра¬
нившийся в задней части тела
отпечаток плавника свидетель¬
ствует о его спинно-хвостовом
положении. Это сближает жи¬
вотное с представителями при¬
митивных хордовых; об этом же
косвенно может свидетельство¬
вать и сегментация, намечаю¬
щаяся в задней трети тела. Од¬
нако отнесению животного к
хордовым противоречит отсут¬
ствие признаков хорды, а она,
как наиболее плотная структу¬
ра мягкого тела, должна была
бы отпечататься наиболее от¬
четливо. В случае, если задний
конец тела при захоронении
был сдавлен в спинно-брюшном
направлении, то плавник, следо¬
вательно, занимал боковое по¬
ложение и его отпечаток сохра¬
Новости наукинился только с одной стороны.
А такое положение плавников
характерно лишь для одной
группы ныне живущих пелаги¬
ческих животных, относящихся
к типу щетинкочелюстных (хе-
тогнатов). Конодонтовый аппа¬
рат, сохранившийся внутри кон¬
тура отпечатка на небольшом
расстоянии от переднего конца
тела, несомненно, представляет
собой околоротовой орган. Са¬
ми конодонты функционировали
не в качестве поддержек для
щупалец (как предполагалось
ранее), а скорее как зубы.
Они весьма напоминают хва¬
тательные зубы современных
щетинкочелюстных. У послед¬
них, однако, зубы построены
не из фосфата, а целиком из
органического вещества.Обсуждая доводы в поль¬
зу отнесения конодонтофорид
к хордовым или к хетогнатам,
авторы не находят возможности
включить их ни в тот, ни в дру¬
гой тип, а рассматривают в ка¬
честве самостоятельного филу-
ма беспозвоночных — Conodon-
ta, название для которого уже
было предложено раньше.В.	А. Аристов,
кандидатгеолого-минералогическихнаук/АоскваПалеонтологияПервое зверообразное
АвстралииГруппа палеонтологов во
главе с Р. Телборном (R. ThuI-
born; Квинслендский универси¬
тет, Австралия), производя рас¬
копки в юго-восточной части штата
Квинсленд, обнаружила остатки
животного, существовавшего
220—240 млн лет назад. По квад¬
ратной кости (задней части верх¬
ней челюсти, которая служит для
сочленения с нижней челюстью)
удалось определить, что остатки
принадлежали дицинодонту. Ди-
цинодонты — это одна из групп
зверообразных, или синапсид,
соединявших в себе черты мле¬
копитающих и пресмыкающихся.
Среди синапсид, по-видимому,
лишь дицинодонты обладали
особым типом сочления челюс¬тей, который позволял им совер¬
шать жевательные движения «за¬
носом» нижней челюсти взад-
вперед.Дицинодонты были мало¬
подвижными травоядными и,
очевидно, служили легкой добы¬
чей многочисленным хищным
пресмыкающимся поэднеперм-
ского — поэднетриасового пе¬
риодов. Однако они были непло¬
хо приспособлены к природным
условиям своего времени, о чем
свидетельствуют длительность
их существования (около 50 млн
лет) и широкая распространен¬
ность. Высокая специализация,
свойственная дицинодонтам,
исключает предположение, буд¬
то они были предками млеко¬
питающих. Вероятнее всего,
млекопитающие произошли от
другой группы зверообраз¬
ных — цинодонтов, также имев¬
ших сходство с млекопитаю¬
щими.До описываемого откры¬
тия Австралия была единствен¬
ным материком из числа вхо¬
дивших некогда в палеоконти¬
нент Гондвану, где не находили
остатков синапсид. Теперь же по-
явилось несомненное свидетель¬
ство, что вплоть до распада Гонд-
ваны (около 180 млн лет назад)
Австралию тоже населяли четве¬
роногие животные, аналогичные
тем, что встречаются в других
частях этого бывшего суперкон¬
тинента.Телборн полагает, что
найденное им животное сходно
или даже идентично одному из
крупных дицинодонтов Африки,
Южной Америки и Индии — кан-
немейерии. Однако в названных
регионах дицинодонтов обычно
находят вместе с остатками ци¬
нодонтов, которые в Австралии
еще не обнаружены.Настоящие млекопитаю¬
щие появились на Земле в конце
триаса — около 210 млн лет на¬
зад. Однако в Австралии древ¬
нейшие находки млекопитаю¬
щих (сумчатых) относятся лишь к
позднему олигоцену — раннему
миоцену (примерно 23 млн лет
назад). Таким образом, началь¬
ные этапы эволюции млекопи¬
тающих Австралии останутся не¬
ясными, пока здесь не будут най¬
дены остатки млекопитающих
доолигоценового возраста.Nature, 1983, v. 303, № 5915, p. 330
(Великобритания).115>£в Охрана природыГибель яванского тиграПо сообщению зоологов
Индонезии, на протяжении пос¬
ледних двух лет к ним не
поступало ни одного сообщения
о встрече с яванским тигром.
До этого довольно длительное
время специалисты полагали,
что сохранилось не более пяти
особей этого вида, все — на
восточной оконечности Явы, в
районе Меру — Бетири.Остров Ява — один из са¬
мых густонаселенных районов
мира. Здешние леса почти пол¬
ностью уступили место полям,
и для тигра это оказалось,
по-видимому, роковым. Кроме
того, тигру в поисках пищи приш¬
лось выдерживать конкуренцию
с одичавшими собаками и с лео¬
пардами, которые лучше при¬
способились к нынешним усло¬
виям.Таким образом, можно
полагать, что за последние 50 лет
из восьми подвидов этого круп¬
ного представителя семейства
кошачьих исчезли три: уже в те¬
чение длительного времени не
встречаются также балийский
тигр (тоже в Индонезии) и
каспийский тигр (в Иране и со¬
ветской Средней Азии). Судьба
бенгальского тигра в Индии и
уссурийского на Дальнем Восто¬
ке более благоприятна.Ambio, 1983, v. XII, № 1, p. 54 (Шве¬
ция).(VOD Охрана природыКораллы и моллюски
в опасностиПрироде о-вов Серибу,
расположенных к северо-западу
от Явы (Индонезия), известных
богатством морской флоры и
фауны, ныне начал угрожать не¬
умеренный сбор кораллов и
моллюсков, производимый в
коммерческих целях. Весьма
распространенный ранее гигант¬
ский моллюск тридакна (Tridacna
gigas), которого охотно покупа-
116Носости неукиют в качестве сувенира, стал на¬
столько редок, что занесен е
«Красную книгу». Раковины бо¬
лее мелких видов широко ис¬
пользуются на различные подел¬
ки, а совсем мелкие в истолчен¬
ном виде подмешиваются в мас¬
су, из которой изготовляют до¬
рогие виды кафельной плитки.Аналогичная о-вам Сери-
бу участь может ожидать и о-ва
Каримунджаеа, лежащие у се¬
верного побережья централь¬
ной Явы.В поисках крупных рако¬
вин их добытчики часто разру¬
шают коралловые постройки, где
поселились моллюски. При этом
обломки загрязняют воду, от¬
чего во множестве гибнут корал-
лообраэующие полипы. Кораллы
в огромной массе используются
как строительный дорожный ма¬
териал.Экологические послед¬
ствия такого процесса очень
серьезны. Тропические моря,
как правило, бедны питательны¬
ми веществами. Тесно связанный
между собой животный и расти¬
тельный мир кораллового рифа
отличается вдесятеро большей
продуктивностью, чем открытое
море здешних широт-. Коралло¬
вые постройки служат убежи¬
щем и дают пищу многим видам
рыб и, особенно, беспозвоноч¬
ных, приспособленных именно к
этим условиям.В Индонезии существует
план объявить в ближайшее вре¬
мя о-ва Серибу Морским на¬
циональным парком. Охране
этого уникального уголка тро¬
пической природы будет способ¬
ствовать также предполагаемый
запрет на куплю-продажу мол¬
люсков э ряде стран Юго-Вос¬
точной Азии.New Scientist, 1983, v. 98, N9 1363,
p. 844 (Великобритания).ГеологияОсадочные отложения в
Мозамбикском проливеГруппа геологов и геофи¬
зиков Института океанологии
им. П. П. Ширшова АН СССР во
время 32-го рейса научно-иссле¬
довательского судна «Академик
Курчатов» (1981 г.) исследовалаКарта мощности осадочного чехла в
Мозамбикском проливе и прилежа¬
щей части Африки (изолинии мощ¬
ности двны в нм).строение осадочной толщи в Мо¬
замбикском проливе, отделяю¬
щем о-в Мадагаскар от Африки.
В пролив впадает одна из круп¬
нейших африканских рек — Зам¬
бези, которая выносит в океан
значительный объем терриген-
ных осадков. Вблизи континента,
как установлено, толщина оса¬
дочных отложений превосходит7	км. Эта зона повышенной мощ¬
ности отделена от остальной час¬
ти пролива хребтом Вейра, захо¬
роненным под осадками. Он-то
и создал барьер, препятствовав¬
ший выносу осадков в более глу¬
боководную часть пролива. За
хребтом мощность осадочных
отложений уменьшается до 5 км.Исследователи прокорре-лировали отложения шельфа и
континентального склона с отло¬
жениями наиболее глубокой,
океанической части пролива и
составили карту мощности
осадков, единую для Мозамбик¬
ского пролива и прилежащей
части Африки. На основании сей¬
смических данных и сопоставле¬
ния с данными по геологии Аф¬
рики удалось разделить осадоч¬
ный чехол на несколько разно¬
возрастных слоев: на кристал¬
лическом фундаменте, в пони¬
жениях его рельефа, залегают
континентальные терригенные
отложения раннего мела мощ¬
ностью до 1 км; на них лежат
морские терригенные толщи ме¬
лового возраста мощностью до
2 км; эти образования, как чех¬
лом, перекрыты терригенно-кар-
бонатными осадками позднего
мела — раннего палеогена мощ¬
ностью до 1,5 км; наконец, выше
них располагаются палеоген-чет¬15°ю.ш.43“ ..д.28°ю.34°«.д.
Новости науки117вертичные отложения, мощность
которых наиболее велика вблизи
Африки.Океанология, 1963, т. XXIII, вып. 4,
с. 612—615.ГеологияПороды дна изучаются на
сушеМеждународная группа
по изучению земной коры с по¬
мощью бурения (International
Crustal Research Drilling Group —
ICRDG), в которую входят геоло¬
ги и геофизики Кипра, Велико¬
британии, ФРГ, США, Канады,
Исландии и Дании, ведет экспе¬
диционные работы на Кипре.
Этот остров, по недавно выска¬
занному специалистами мнению,
представляет собой участок су*
ши, образованный не континен¬
тальной, а океанической корой.
Геологические исследования на
острове, таким образом, могут
прояснить историю развития
земной коры океанического ти¬
па без необходимости прибегать
к дорогостоящему глубоковод¬
ному бурению.Имевшиеся ранее сей¬
смические данные и разрознен¬
ные результаты полевых работ
и бурения позволяли построить
следующую картину геологиче¬
ского строения Кипра. Глубин¬
ные слои представлены здесь
застывшими в недрах и метамор-
физованными мантийными по¬
родами — серпентинитами и
гарцбургитами. Средний сложен
зеленоватыми габбро — поро¬
дой, которая, медленно охлаж¬
даясь в магматической камере,
образовала кашеобразную смесь
крупнозернистых кристаллов.
Верхний слой представлен лавой,
которая, застывая по мере
подъема по расщелинам в мор¬
ском дне, возникшим в связи с
его расширением, образовала
серию параллельных даек —
вертикальных «ломтей» мелко¬
зернистой лавы. Там, где излив¬
шиеся раскаленные породы соп¬
рикасались с холодными водами
моря, сформировались пурпур¬
но окрашенные подушечные ла¬
вы. Бурение на месте, к которо¬
му исследователи приступили в
1982 г., должно будет подтвер¬
дить или опровергнуть такую
картину.В условиях Кипра по науч¬
ным и техническим соображе¬
ниям было признано целесооб¬
разным вместо сверхглубокой
скважины пройти пять скважин
в различных точках горного мас¬
сива Троодос, который занимает
около 1/4 территории Кипра в
центральной его части и предпо¬
ложительно является фрагмен¬
том древнего морского дна. К
началу февраля 1983 г. буровые
работы проведены на четырех
скважинах в районах Агрокипии
и Каподоса (северо-восточный
склон Троодоса, где в основном
встречаются подушечные лавы),
а также на склонах высочайшей
вершины острова — горы
Олимп, где имеются обнажения,
принадлежащие, как считается,
мантийным породам. Проходка
пятой скважины будет зависеть
от наличия средств. Общая сто¬
имость проекта оценивается в1,1 млн канадских долларов.New Scientist, 1983, v. 97, № 1346,
p. 510—513 (Великобритания).ГеологияНа смену «Гломару Чел-
ленджеру»В декабре 1983 г. Меж¬
дународная программа глубоко¬
водного бурения завершилась,
а осуществлявшее ее научно-ис¬
следовательское буровое судно
«Гломар Челленджер» признано
морально устаревшим.1 Создан¬
ная в связи с этим Национальным
научным фондом США специ¬
альная консультативная группа
во главе с геофизикомЧ.	Л. Дрейком (С. L. Drake) раз¬
работала новое крупное меро¬
приятие — Усовершенствован¬
ную программу океанического
бурения (Advanced Ocean Dri-
llind Program). Рассчитанная на
9 лет, она является не только и
не столько продолжением преж¬
ней программы бурения в море,
сколько принципиально новым
этапом в развитии наук о Земле.В числе важнейших науч¬
ных разделов новой программы1 Публикация материалов о
рейсах «Гломара Челленд-
жера», состоявшихся до за¬
вершения этой программы,
будет продолжена. (Прим.ред.)предусматривается изучение:
процессов образования магмы
и генерации земной коры в пре¬
делах срединно-океанических
хребтов; ранних этапов возник¬
новения рифтов на пассивных
континентальных окраинах; кон¬
фигурации, химии и динамики
гидротермальных систем; исто¬
рии океанической циркуляции
вод; воздействия изменений в
орбитальном вращении Земли
на ее атмосферу и океан; разви¬
тия магнитного поля планеты;
механизмов эволюции морских
организмов и т. д.Первоначальный план ис¬
пользовать для осуществления
новой программы глубоковод¬
ного бурения крупнотоннажное
судно «Гломар Эксплорер»2 от¬
менен, поскольку его перестрой¬
ка и переоснащение обошлись
бы слишком дорого — в 90 млн
долл. Ныне в США ввиду резко¬
го падения спроса на нефть по
меньшей мере 6 буровых судов,
принадлежащих	различнымфирмам, не находят примене¬
ния. Любое из них может быть
арендовано Национальным науч¬
ным фондом США сроком на
8—10 лет, причем стоимость
переоборудования такого судна
не превысит 10 млн долл. На этих
судах можно превзойти, по срав¬
нению с «Гломаром Челлендже-
ром», площадь лабораторных
помещений, максимально воз¬
можную глубину бурения, ста¬
бильность судна во время буро¬
вых работ; существенно, что эти
суда снабжены новейшими сис¬
темами предотвращения проры¬
вов нефти и газа, опасность ко¬
торых постоянно ограничивала
работы с борта «Гломара Чел-
ленджера».В финансировании преж¬
ней Международной программы
глубоководного бурения, поми¬
мо США, участвовали научные
учреждения СССР, Великобри¬
тании, Франции, ФРГ, Японии,
суммарный вклад которых сос¬
тавлял 30% общих расходов. Ны¬
не вклад иностранных участни¬
ков как в финансирование, так
и в осуществление новой прог¬
раммы предполагается повысить
до 50%. Головным учреждением
Усовершенствованной програм-См.: «Гломар Экспло¬
рер» — новое буровое суд¬
но.— Природа, 1983, № 4
с. 117.
118Новости наукимы океанического бурения бу¬
дет Техасский университет, пре¬
доставляющий в распоряжение
участников персонал и новое зда¬
ние для хранения образцов по¬
роды. Первый рейс нового буро¬
вого судна намечено провести
в конце 1984 г.Episodes, 1963, № 2, р. 27—29 (Ка¬
нада).Вырубка лесов и климатН.	А. Ефимова (Государст¬
венный гидрологический инсти¬
тут) проанализировала влияние
вырубки лесной растительности
на увеличение планетарного аль¬
бедо (отражающих свойств зем¬
ной поверхности) и обуслов¬
ленное этим понижение средне¬
годовой приземной температу¬
ры воздуха. В результате пока¬
зано, что такое понижение тем¬
пературы с избытком компенси¬
руется ее повышением за счет
усиления парникового эффекта,
вызванного выделением в атмо¬
сферу большого количества уг¬
лекислого газа, ранее связанно¬
го в органическом веществе
древесных растений. Изменение
планетарного альбедо и темпе¬
ратуры воздуха в связи с изме¬
нением растительного покрова
автор рассматривает для трех
вариантов: вырубки лесов за
весь предшествующий период;
вырубки современных лесов;
прогнозируемой вырубки лесов
в течение 1981—200S гг.В настоящее время общая
площадь лесов составляет около41	млн км*, или 64% террито¬
рии, почвенно-климатические ус¬
ловия которой пригодны для
произрастания лесов и которая
была занята лесами в прошлом.
Сокращение этой площади до
современных размеров — ре¬
зультат их выжигания и выруб¬
ки за несколько последних ты¬
сячелетий, при этом примерно
половина площади вырубленных
лесов (преимущественно тропи¬
ческих) приходится на послед¬
ние 100 лет.Известно, что альбедо ле¬
сов во все сезоны года меньше
альбедо травянистой раститель¬
ности. Уничтожение человекомлесов за последние тысячелетия
на площади около 23 млн. км2
привело к увеличению среднего
для Земли альбедо подстилаю¬
щей поверхности на 0,22%.
При замене травянистой расти¬
тельностью всех лесов (и ранее
существовавших и современных)
планетарное альбедо повыси¬
лось бы на 0,28%. Изменение
планетарного альбедо на 1 %
приводит к изменению средней
глобальной температуры возду¬
ха примерно на 2 °С, следова¬
тельно, за счет вырубки всех
лесов средняя глобальная тем¬
пература воздуха могла бы по¬
низиться на 0,56 °. Однако при
вырубке лесов высвобождается
большое количество углекисло¬
го газа за счет окисления дре¬
весины. Для оценки этого эф¬
фекта определялись значения
биомассы вырубленных лесов
для трех рассматриваемых ва¬
риантов.Биомасса уничтоженных
за историческое время лесов
равна примерно 0,72 трлн т су¬
хого органического вещества.
Биомасса сменившей леса травя¬
нистой растительности оценена
в 0,078 трлн т. Учитывая, что
при окислении 1 г сухого орга¬
нического вещества выделяется
примерно 1,47 г С02, можно
предполагать, что при вырубке
лесов должно было высвобо¬
диться около 0,94 трлн т СО?.
Но поскольку половина площа¬
ди вырубленных лесов прихо¬
дится на последнее столетие,
очевидно, что около 1/3 выруб¬
ленной за это столетие древе¬
сины еще сохраняется в виде
продукции длительного поль¬
зования и содержит примерно
0,16 трлн т СОг. При окислении
же остальной биомассы выдели¬
лось 0,78 трлн т СОг- Так как
половина выделяющегося СОг
поглощается океаном, содержа¬
ние атмосферного углекислого
газа могло увеличиться на
0,39 трлн т, что составляет 17%
современного количества СОг
в атмосфере (равного 2,3 трлн т).
При удвоении содержания СОг
в атмосфере среднегодовая гло¬
бальная температура приземно¬
го воздуха повышается пример¬
но на 3 °С. Следовательно, при
увеличении содержания СО2 в
атмосфере на 17% температу¬
ра воздуха может повысится на
0,7 °, а это с избытком компен¬
сирует снижение температурыиз-за повышения планетарного
альбедо.Аналогичные расчеты сде¬
ланы и для остальных двух ва¬
риантов. Хотя и в этих случаях
снижения глобальной темпера¬
туры приземного воздуха не
произойдет, вырубка лесов на
огромных площадях приведет к
увеличению поверхностного сто¬
ка, ухудшению режима речного
стока и ряду других неблаго¬
приятных и необратимых эколо¬
гических последствий.
Метеорология и гидрология, 1983,
№ 5, с. 20—25.Океанология ■Гидротермы на океаниче¬
ском днеВсе усиливающийся инте¬
рес ученых и экономистов вызы¬
вают новые открытия на океа¬
ническом дне действующих гид¬
ротерм с высокими концентра¬
циями ряда металлов. Вблизи
выходов гидротерм вследствие
осаждения образуются куполо¬
образные надстройки, сложен¬
ные сульфидами железа, меди,
цинка, иногда серебра, золота
и т. д. Эти отложения могли
бы представлять экономический
интерес, однако их освоение ос¬
ложняется техническими проб¬
лемами (температура излияний
около 300 °С) и малочисленно¬
стью открытых пока залежей.Обычно гидротермаль¬
ные отложения приурочены к
осевым частям подводных спре-
динговых хребтов. Они известны
в северной части Срединно-Ат-
лантического хребта и особенно
многочисленны на северном
окончании Восточно-Тихоокеан-
ского поднятия, где ведутся ин¬
тенсивные исследования с при¬
менением обитаемых подвод¬
ных аппаратов. Недавно к ранее
открытым гидротермальным вы¬
ходам в трех точках — около
Галапагосского спредингового
центра и на 21 и 27" с. ш.
в районе Калифорнийского зали¬
ва — добавился новый район
с координатами 12°50' с. ш.1
Здесь с подводного аппарата1 Н е k i n i a n R. et al.— Mari¬
ne Geophys. Res., 1983, v. 6,N9 1, p. 1.
Новости науки119«Сиана» (Скриппсовский океано¬
графический институт, США) об¬
следована площадь шириной
300 м и протяженностью 20 км,
представляющая собой узкий
грабен в оси Восточно-Тихооке¬
анского поднятия. Участниками
погружения обнаружены 24 точ¬
ки с активными выходами гид¬
ротермальных растворов. Они
располагаются нерегулярно;
среднее расстояние между со¬
седними точками составляет
100—200 м, диаметр оснований
выходов 10—50 м.Детальные исследования
одного иэ выходов позволили
наблюдать нарастание купола и
и рассчитать скорость образо¬
вания гидротермальных отложе¬
ний, которая составила 40 см за5	дней. Гидротермальные отло¬
жения отмечены в этом районе
повсеместно, и притом не только
в осевой части хребта, где они
образуются очень быстро, но
и на удаленных от оси подвод¬
ных горах. Обследовано две го¬
ры: одна, высотой 80 м и диамет¬
ром у основания 800 м, находи¬
лась на расстоянии 1 км от оси
хребта; вторая, высотой 350 м
и диаметром 5 км, расположе¬
на в 6 км от оси хребта. При пе¬
ресечении «Сианой» с севера на
юг южного склона второй горы
были обнаружены на протяже¬
нии 500 м сульфидные обложе¬
ния на глубинах 2620—2440 м.
При траверзе с востока на запад
эти отложения прослежены на
протяжении 200 м. Гидротер¬
мальные отложения гор отлича¬
ются от осевых отсутствием ку¬
полов и, по-видимому, меньши¬
ми мощностями.Таковы первые визуаль¬
ные наблюдения в этом райо¬
не. Они пока не подкреплены
исследованиями качественного
состава проб, поэтому трудно
судить об их ценности. Однако
на сегодня это наиболее круп¬
ное гидротермальное поле, ис¬
следованное обитаемым под¬
водным аппаратом. По-видимо¬
му, гидротермы имеют широкое
распространение в активных зо¬
нах океанического дна, особен¬
но в таких, как описанная, где
скорость раздвижения земной
коры по оси хребта составляет
12 см в год.Е. С. Базилевская,кандидат геолого-минералоги¬
ческих наук
МоскваАрхеологияНовая датировка петро¬
глифов КалифорнииНа скальных поверхностях
Береговых хребтов в штате Ка¬
лифорния (США) давно извест¬
ны древние петроглифы. Ныне
их удалось датировать с по¬
мощью нового метода абсолют¬
ной геохронологии, который
разработан Р. Дорном (R. Dorn ;
Калифорнийский университет).
Сущность метода сводится к сле¬
дующему.Как известно, в условиях
аридного климата обнаженные
поверхности горных пород по¬
крываются пленками окислов
железа, марганца и других
элементов. После того как на
уже окисленной поверхности
сделан наскальный рисунок, об¬
нажившаяся горная порода
вновь начинает окисляться. При
этом происходит обмен катио¬
нами в возникшей неравновес¬
ной химической системе. Одна¬
ко подвижность катионов раз¬
личных элементов неодинакова.
Наиболее подвижны катионы ка¬
лия, натрия, кальция, фосфора,
магния. Значительно менее по¬
движны катионы титана, алюми¬
ния, железа. Отношение кон-9ЖДПетроглифы Береговых хребтов
(Калифорния).центрации одного из катионов
первой группы к концентрации
какого-либо катиона второй
группы показывает некую меру
времени, прошедшую с момента
нанесения наскального изобра¬
жения.Предложенный метод
имеет, однако, существенное ог¬
раничение: чтобы «мера време¬
ни» стала отрезком реального
времени, необходимо парал¬
лельно с петроглифами иссле¬
довать катионные отношения на
поверхности пород, время об¬
нажения которых на земной по¬
верхности известно из других
источников. Это могут быть,
например, вулканические поро¬
ды, возраст излияния которых
датирован калий-аргоновым ме¬
тодом.Сделав аккуратные со-
скребы с петроглифов и про¬
ведя их тщательный химический
анализ, Р. Дорн и Д. Витли
(D. Whitley; сотрудник того же
университета) вычислили катион¬
ные отношения калия и кальция
к титану (как к наименее под¬
вижному элементу в аридных ус¬
ловиях). Сравнив результаты с
датировками лавовых потоков,
они установили, что петроглифы
разновозрастны. Иэ наскальных
изображений, приведенных на
рисунке, В и Г — самые древ¬
ние; они появились около 6 тыс.
лет назад; изображение Б нане¬
сено около 4 тыс. лет назад, Д —
около 2 тыс. лет назад. Самым
молодым оказался петролиф
А — ему около 600 лет. Преж¬
ние датировки этих петрогли¬
фов, базировавшиеся на их сти¬
листических особенностях, дава¬
ли примерно такой же геохро¬
нологический ряд. Однако оцен¬
ки возраста нанесения наскаль¬
ных рисунков оказались очень
заниженными: для наиболее
древних изображений — при¬
мерно на 2 тыс. лет.Таким образом, делают
вывод исследователи, можно го¬
ворить о появлении в Калифор¬
нии человека на 2 тыс. лет рань¬
ше, чем считалось до сих пор.Nature, 1983, v. 302, № 5911,
p. 316—316 (Великобритания).
120^■ВПЗЗЕВВ«Природа», 1904, № 2«Устойчивое неравнове¬
сие» живогоГ. Г. Винберг,член-корреспондент АН СССРЛенинградTHEORETICAL
BIOLOGYГАТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
БИОЛОГИЯVЭ. С. Бауэр. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИО¬
ЛОГИЯ. Перепечатка издания
1937 г., дополненная предисловием,
биографическим очерком и крити¬
ческой статьей. Под редакцией
академика ВАН и АН СССР
Г. М. Франка, академика ВАН
И. Тидьи, профессора С. Э. Шноля,
доктора А. А. Замятина. Буда¬
пешт: Издательство Академии наук
Венгрии, 1982, 269 с.Венгерский ученый-ком¬
мунист Э. С. Бауэр в 1919 г*»
после крушения Венгерской со¬
ветской республики, был вынуж¬
ден эмигрировать в Чехослова¬
кию, а затем в Германию.
В 1925 г. он был приглашен
в СССР, где и прошли послед¬
ние 12 лет его творческой дея¬
тельности. «Теоретическая био¬
логия» Э. С. Бауэра 49 лет то¬
му назад была опубликованав СССР Всесоюзным институтом
экспериментальной медицины, в
котором он в то время заведо¬
вал отделом общей биологии.В книге, изданной в Буда¬
пеште на русском языке, мы на¬
ходим, помимо упомянутого ос¬
новного труда Э. С. Бауэра,
занимающего 217 страниц текс¬
та, и краткого предисловия ре¬
дакторов, содержательный и
удачно составленный биографи¬
ческий очерк, написанный
Б. П. Токиным, близко знав¬
шим Э. С. Бауэра. Очерк дает
представление о главнейших эта¬
пах жизни и научной деятель¬
ности и о светлом моральном
облике этого незаурядного че¬
ловека и ученого, производив¬
шего неизгладимое впечатление
на всех, кто вступал с ним в
общение.Книга содержит также
статью С. Э. Шноля «О воз¬
можной физической и биологи¬
ческой интерпретации «принци¬
па устойчивого неравновесия»
Э. С. Бауэра» и список работ
Бауэра, включающий 44 назва¬
ния, 20 из которых были напе¬
чатаны по-русски.Все разделы книги пред¬
ставлены достаточно подробны¬
ми рефератами на английском
языке.«Теоретическая биоло¬
гия» — итог многолетнего тру¬
да, направленного на обоснова¬
ние и развитие одной идеи,
всецело владевшей автором.
Медик по образованию и физик
по стилю мышления, Э. С. Бауэр
еще в 1920 г. в возрасте 30 лет
опубликовал в Германии на не¬
мецком языке небольшую книгу
под знаменательным названием
«Основные принципы истинно
научной биологии». Правильно
было бы сказать не принци¬
пы, а принцип, так как уже
тогда, как и позднее, речь
шла о том же, по глубокому
убеждению Э. С. Бауэра, глав¬
ном начале или принципе «ис¬
тинно научной биологии».Принцип Э. С. Бауэра —
результат его неустанных раз¬
мышлений над, казалось бы,тривиальным свойством живых
организмов — их способностью
непрестанно совершать работу
и, следовательно, постоянно на¬
ходиться в неравновесном со¬
стоянии.Первая часть «Теоретиче¬
ской биологии» содержит по¬
следовательное, строго логиче¬
ское изложение представлений
автора о «законе движения жи¬
вой материи» и его теории,
приложимой ко «всякой живой
организованной материи незави¬
симо от исторических условий ее
развития». Изложение своего
понимания теории биологии
Э. С. Бауэр неизменно иллю¬
стрирует физическими приме¬
рами. Отчетливо понимая и на¬
стойчиво подчеркивая, что био¬
логия занята изучением особой
формы движения материи,
Э. С. Бауэр, тем не менее,
ищет и находит физический в
своей основе принцип, который,
по его убеждению, выражает
сущность формы движения ма¬
терии, характерной только для
живого.Этот «принцип устойчиво¬
го неравновесия», или всеоб¬
щий закон биологии, формули¬
руется следующим образом:
«Все и только живые системы
никогда не бывают в равнове¬
сии и исполняют за счет своей
свободной энергии постоянно
работу против равновесия, тре¬
буемого законами физики и хи¬
мии при существующих внеш¬
них условиях» (с. 59).Существенно, что свой
принцип Э. С. Бауэр относит не
только к целому организму или
клетке, но и к каждой части¬
це живого, вплоть до белко¬
вых молекул. По его пред¬
ставлениям, «в живой ткани»
белковые молекулы находятся в
неравновесном, деформирован¬
ном состоянии. Вся внутренняя
и внешняя работа организма со¬
вершается за счет энергии, ос¬
вобождаемой при переходе мо¬
лекул белка в равновесное (не¬
живое) состояние.Во второй части «Теоре¬
тической биологии» ее автор де¬
Рецензии121лает следующий и, по мнению
рецензента, роковой шаг в своих
построениях. Он утверждает,
что работа, совершаемая орга¬
низмом во время онтогенетиче¬
ского развития и жизни особи,
должна сопровождаться сни¬
жением «свободной энергии
единицы живой массы», т. е. ее
«термодинамического потенциа¬
ла», и даже что «общее коли¬
чество калорий, которое может
быть превращено организмом в
течение всей его жизни, зависит
исключительно от свободной
энергии яйцевой клетки и про¬
порционально	последней»
(с. 146). Этим, как был убежден
Э. С. Бауэр, и объясняется
«константа Рубнера», т. е. посто¬
янство произведения интенсив¬
ности энергетического обмена
веществ на продолжительность
жизни. Понимая, что высокий
потенциал яйцеклетки должен
возобновляться в каждом поко¬
лении, и считая, что такая
«перезарядка» может происхо¬
дить только за счет структур¬
ной энергии некоторого коли¬
чества живого вещества, т. е. за
счет процессов, сопровождаю¬
щихся снижением массы живого,
Э. С. Бауэр во второй части
книги на многих примерах пы¬
тается согласовать свои пред¬
ставления с эмпирическим^ дан¬
ными и с воззрениями видных
биологов того времени.Несмотря на остроумие и
строгую дедуктивную логику от¬
дельных построений, сопровож¬
даемых математическими фор¬
мулировками, общая картина ос¬
тавалась в целом недостаточно
убедительной. Автор рецензии
в 1930—1935 гг. был ближай¬
шим сотрудником Эрвина Симо¬
новича и горячим сторонником
его взглядов, изложенных в пер¬
вой части книги, но ни по
опубликованным работам Бауэ¬
ра, ни в результате бесед с ним
так и не смог понять, как иэ
принципа устойчивого неравно¬
весия Можно вывести представ¬
ления о столь решающем значе¬
нии «потенциала» яйцеклеток.
Следствия из приведенных вы¬
ше утверждений не удавалось
согласовать со многими хорошо
известными биологическими яв¬
лениями. Тогда представлялось,
как, впрочем, и теперь, что не¬
избежность снижения потенциа¬
ла и необходимость «перезаряд¬
ки» зародышевых клеток не сле¬дуют иэ основного принципа
Э. С. Бауэра и даже находятся
с ним в противоречии.В предисловии к книге ее
редакторы пишут, что «в резуль¬
тате грандиозных успехов био¬
физики и биохимии конкретное
содержание «Теоретической
биологии» Э. С. Бауэра устаре¬
ло». Это, конечно, верно. Одна¬
ко одновременно они констати¬
руют систематическое возраста¬
ние интереса к трудам Э. С. Бау¬
эра и отмечают: «Э. С. Бауэр не
только опередил свое время, не¬
которые вопросы, поднятые и
анализируемые Бауэром, не мо¬
гут быть решены еще и сейчас».Там же говорится, что
статья С. Э. Шноля, помещен¬
ная в конце рецензируемого из¬
дания, не охватывает многих
вопросов, поднятых Э. С. Бауэ¬
ром. С. Э. Шноль в современ¬
ных данных молекулярной био¬
логии не находит подтвержде¬
ния предположению о неравно¬
весном состоянии молекул белка
в живой клетке. Изложив свою
концепцию молекулярно-биоло-
гического аспекта эволюции, ав¬
тор статьи высказывает мнение,
что место принципа устойчиво¬
го неравновесия Э. С. Бауэра
должна занять «характеристика
накопления информации» в про¬
цессе эволюции. Редакторы кни¬
ги полагают, что «необходима
еще большая работа по пере¬
воду основных положений «Тео¬
ретической биологии» Бауэра на
современный язык», которая, по
их мнению, вероятно, потребует
проведения ряда конференций,
издания сборников, статей и т. п.Трудно сказать, потребу¬
ются или нет конференции, но
ясно, что роАь Э. С. Бауэра в
развитии биологии, и особен¬
но советской биологии, еще ос¬
тается неизученной и• неосве¬
щенной. Между тем в предво¬
енное десятилетие его работам
уделялось значительное вни¬
мание, они возбуждали большой
интерес и оживленно обсужда¬
лись. С 1925 г. С- Э- Бауэр
заведовал лабораторией общей
биологии Института гигиены тру¬
да и	профзаболеваний
им. В. А. Обуха, с 1930 г.—
кафедрой общей биологии 2-го
Московского медицинского инс¬
титута. В 1931 г. Э. С. Бауэру бы¬
ла поручена организация лабо¬
ратории общей биологии Биоло¬
гического института им. К. А. Ти¬мирязева, а с 1932 по 1937 г.
он возглавлял отдел общей био¬
логии нового Института экспери¬
ментальной медицины.Э. С. Бауэр был в научном
контакте с широким кругом био¬
логов разных специальностей,
что. несомненно, в той или иной
мере должно было отразиться в
их научных интересах и исследо-
вани ях.При определении места
идей Э. С. Бауэра в истории
биологии необходима историче¬
ская перспектива. Нужно отчет¬
ливо представлять себе, как да¬
леки, можно сказать даже, как
неправдоподобно далеки от со¬
временных были представления
о механизме основных проявле¬
ний жизни, о строении и функци¬
ях клетки в десятых и двадца¬
тых годах нашего века, когда
зарождались и формировались
научные интересы и идеи
Э. С. Бауэра. Дело не только
в том, что, как оказалось, все
обстоит несравненно сложней,
чем тогда думали. В популярной
в то время «физико-химической
биологии» механизм жизненных
явлений понимался главным об¬
разом как пассивное подчинение
клеток и тканей закономерно¬
стям коллоидной и физической
химии. Насколько привычно для
того времени было представле¬
ние о таком пассивном подчи¬
нении живого физико-химиче¬
ским закономерностям, можно
видеть на примере распростра¬
ненной тогда теории старения
чешского биолога Ружечки, у ко¬
торого, кстати сказать, некото¬
рое время работал Э. С. Бауэр.
Как известно, Ружичка объяснял
старение живых существ умень¬
шением степени дисперсности и
другими явлениями, спонтанно
происходящими прм> хранении
коллоидных растворов, т. е. так
называемым старением коллои¬
дов.Вот этот, а не современ¬
ный уровень представлений о
механизме жизненных явлений,
следует брать за основу при
оценке степени новизны и значе¬
ния энергетической трактовки
Э. С. Бауэром изначальной ак¬
тивности жизни. В период, ког¬
да для выяснения механизма
жизненных функций привлекали
главным образом изменения
коллоидного состояния прото¬
плазмы и такие физико-химиче¬
ские процессы, как осмос, диф¬
122Рецензиифузия, абсорбция, мембранный
потенциал и др., Э. С. Бауэр
решительно перенес центр вни¬
мания на специфические для
живого явления на молекуляр¬
ном уровне, прозорливо про¬
возгласив, что на основе меха¬
низма жизни лежит не пассив¬
ное следование физико-химиче¬
ским явлениям, а их активная
регуляция, требующая затраты
энергии. В этом смысле Э. С. Ба¬
уэр предугадал значение моле¬
кулярно-биологических исследо¬
ваний последующего времени.Хотя отдельные биологи¬
ческие явления и закономерно¬
сти неизменно представлялись
Э. С. Бауэру в виде дедуктив¬
но выведенных проявлений
принципа, при их обсуждении
он всегда стремился быть в со¬
гласии с эмпирически установ¬
ленным содержанием современ¬
ной ему биологии. Поэтому ряд
значительных высказываний по
разным биологическим вопро¬
сам, которые находим в книге,
заслуживают внимания незави¬
симо от того, в какой мере
они связаны или не связаны с
«основным принципом». В каче¬
стве примера назовем утвер¬
ждение Э. С. Бауэра, что эволю¬
ция сопровождалась увеличени¬
ем доли внешней работы живых
существ по отношению к внут¬
ренней. Теперь есть возмож¬
ность для животного мира пред¬
ставить этот тезис в строго ко¬
личественной форме. Точно так
же (хотя цифровые данные таб¬
лицы1, помещенной на послед¬
ней странице книги, полностью
устарели) и вопрос об обратном
отношении интенсивности (сред¬
ней удельной скорости) энерге¬
тического обмена к средней
продолжительности жизни те¬
перь может быть рассмотрен
и решен на строго количест¬
венной основе, что, естественно,
требует особого обсуждения.При всем значении, ко¬
торое можно придать отдель¬
ным высказываниям Э. С. Бауэра
и вызываемом ими интересе,
нельзя не видеть и того, что по¬
лувековое необычно успешное1 К сожалению, в венгерское
издание перешла искажаю¬
щая смысл таблицы опечат¬
ка, допущенная в первом
издании книги. У Arthropoda
К=а- 10\ а не а* 10*,
как напечатано.развитие биологии не шло по
намеченному им пути. Долголет¬
няя целеустремленная работа
незаурядного интеллекта не да¬
ла адекватных ей конкретных ре¬
зультатов. Вряд ли это слу¬
чайно. Быть может, признав, что
биология имеет дело с особой
формой движения материи, от¬
личной от той, которой заняты
физики, следует признать, что и
методология должна отличаться
от методологии физики, по
меньшей мере принципиально
другим соотношением или зна¬
чением дедуктивно и эмпириче¬
ски полученных знаний.Думаю, что всего сказан¬
ного выше достаточно, чтобы
приветствовать инициативу Вен¬
герской академии наук по пере¬
изданию «Теоретической биоло¬
гии» Э. С. Бауэра и успеш¬
но выполненный в содружестве
с Академией наук СССР и со¬
ветскими учеными большой труд
по подготовке этого нужного
издания.Трехмерно ли простран¬
ство!Я. А. Смородинский,доктор физико-математических
наукМоскваВ популярной, да и в
серьезной физико-математиче¬
ской литературе вопрос о раз¬
мерности пространства обсуж¬
дается очень редко. Число изме¬
рений «привычного» простран¬
ства 3+1 (пространство + время)
почти всегда считается задан¬
ным. Дело, вероятно, в том, что
до самого последнего времени
физикам не было никакой нужды
в расширении представлений о
пространстве и времени, и толь¬
ко сейчас пространства с раз¬
ным числом измерений (в том
числе и дробным!) стали при¬
влекаться для построения физи¬
ческих теорий. В связи с по¬
следним обстоятельством нача¬
ла ощущаться потребность
вспомнить, что думали о раз¬
мерности пространства наши
предшественники, и понять, по¬
чему наши современники снова
заинтересовались этой пробле-I гоМлимпочемуПРОСТРАНСТВО
TPf ХМЕРНОГ. Е. Горелик. ПОЧЕМУ ПРОСТРАН¬
СТВО ТРЕХМЕРНО? Отв. ред.
Г. М. Идлис. М.: Наука, сер. «Исто¬
рия науки и техники», 1982, 166 с.мой. Таким образом, книга Г. Е.
Горелика появилась в нужное
время. История вопроса уходит в
глубину веков. Из древних мыс¬
лителей автор выделяет Плато¬
на и Аристотеля, а из филосо¬
фов более близкого к нам вре¬
мени — И. Канта. Именно с
него, по существу, и начина¬
ется эта история. Мысли Канта
о связи числа измерений со
свойствами натурального ряда
кажутся нам наивными, и теперь
о них не стоило бы вспоми¬
нать, если бы не тот факт, что
именно Кант почувствовал суще¬
ствование связи размерности
пространства и закона взаимо¬
действия тел. Кант знал лишь об
одном типе взаимодействия — о
котором говорилось в великом
законе всемирного тяготения
(Кулон к тому времени еще не
открыл своего закона). Он смог
высказать лишь смутные сообра¬
жения о связи закона обратных
квадратов с числом измере¬
ний пространства, но сказанные
им при этом слова оказались
пророческими.В XX в. проблемы размер¬
ности физического пространства
более всего занимали трех
естествоиспытателей. В 1912 г.
вышла в свет известная статьяА.	Пуанкаре «Почему про¬
странство имеет три измене-
Рецензии123нияТ», через пять лет появилась
классическая статья П. Эренфес-
та «Каким образом в фунда¬
ментальных законах физики про¬
является то, что пространство
имеет три измерения?» Если к
этим двум статьям добавить вы¬
сказывания, разбросанные в ра¬
ботах Эйнштейна, то этим, по
существу, исчерпывается вся ли¬
тератур а по интересующему нас
вопросу.Г. Е. Горелик посвящает
изложению и анализу взгля¬
дов Пуанкаре, Эйнштейна и
Эренфеста три главы (из пяти)
своей книги и вполне убеж¬
дает читателя в том, что знать
об этих почти забытых рабо¬
тах, которым суждено еще дол¬
го служить источником новых
размышлений, очень полезно.
Но, осознав значение этих
работ, читатель должен пони¬
мать и то, что они не дают
ответа на вопрос, поставлен¬
ный в заглавии статьи Пуанка¬
ре. Пуанкаре размышляет о том,
как в нашем сознании склады¬
вается трехмерный образ внеш¬
него мира,— он ведь был убеж¬
ден, что выбор геометрии в зна¬
чительной степени вопрос удоб¬
ства.Эренфест обсуждает дру¬
гую сторону проблемы, кото¬
рая связана скорее с вопро¬
сом, почему физики уверены,
что пространство имеет три из¬
мерения. Из уравнения Пуассо¬
на в евклидовом пространстве
разного числа измерений он
выясняет, в частности, невоз¬
можность существования атома
водорода (и, добавим, планет¬
ной системы, подчиняющейся
законам Кеплера) в пространст¬
ве с числом измерений, не рав¬
ным трем. Эта работа Эрен¬
феста заслуживает' того, чтобы
о ней говорилось в курсах фи¬
зики.Высказывания Эйнштейна
касаются вопроса о том, как по¬
является понятие пространст¬
ва в физике. Но он сделал
шаг в новом направлении, ос¬
тавшемся долгое время не¬
понятым. Не имея в своем
распоряжении математического
аппарата, который был развит
позднее (в особенности теории
так называемых расслоенных
пространству он увидел, что к
каждой точке пространства мож¬
но «приклеить» пространство
«внутренних степеней». Такой,по современной терминологии,
«слой», который сопоставляется
каждой точке обычного про¬
странства (базы), может иметь
произвольное число измерений.
Точки слоя отвечают разным
значениям физических полей
в заданной точке базы.Такое расширение поня¬
тия пространства, стирание раз¬
личия между полем и коорди¬
натой и связанное с этим по¬
нятие калибровки (и калибро¬
вочных преобразований) лежит
в основе современных исследо¬
ваний. Физики связывают свои
надежды на создание универ¬
сальной физической теории,
объясняющей все взаимодейст¬
вия в природе, именно с ка¬
либровочными теориями. Одна
из них (теория Великого Объ¬
единения) оказалась достаточно
сильной, чтобы в ее рамках
можно было предпринять по¬
пытку (пусть еще несовершен¬
ную) описать происхождение не
только атомных ядер, но и самих
элементарных частиц.В результате развития со¬
временных теорий наметился
путь к пониманию старой проб¬
лемы массы частиц. Проблема
эта возникла из-за того, что
из фундаментальных постоян¬
ных — скорости света и посто¬
янной Планка — нельзя соста¬
вить величину размерности мас¬
сы. Это можно сделать, лишь
включая в игру и постоян¬
ную тяготения. Возникающая
при этом планковская масса
Ь7/с3)1^2«2* 10—5 г имеет стран¬
ную величину, не соразмерную
ни с масштабами микромира,
ни с масштабами космоса.Попытка найти какое-то урав¬
нение, для которого спектр
масс известных частиц был бы
спектром собственных значений,
потерпела неудачу. Кажется, что
только в хорошо разработанном
сценарии развития ранней Все¬
ленной можно объяснить, как в
этом процессе элементарные
частицы приобретали свою мас¬
су. Если верно, что природа
масс скрыта в динамических
процессах, то естественно пред¬
положить, что и размерность
пространства связана каким-то
образом с ранней историей Все¬
ленной. По крайней мере уже
сейчас кажется вполне правдо¬
подобным, что на очень малых
расстояниях, где поля и коорди¬
наты еще не отделились другот друга, размерность простран¬
ства больше четырех. Г. Е. Горе¬
лик в пятой главе обсуждает
эту тему. Однако здесь можно
было бы и следовало бы рас¬
сказать больше. Приходится от¬
метить, что часть книги, посвя¬
щенная современности, получи¬
лась не столь содержательной,
как историческая.Наверное, можно было
опустить некоторые математиче¬
ские подробности и больше рас¬
сказать о физических явлениях.
Было бы полезно посвятить
часть изложения двумерным и
одномерным физическим си¬
стемам. Такие системы сейчас
интенсивно исследуют. Это элек¬
троны над поверхностью жидко¬
го гелия или на границе между
проводником и металлом (дву¬
мерный эффект Холла); одно¬
мерные органические сверхпро¬
водники и другие системы та¬
кого рода. И хотя, конечно,
нельзя все уместить в неболь¬
шой популярной книге, все же
было бы полезно чаще подчер¬
кивать глубоко физический ха¬
рактер самой проблемы. Но, как
мы уже говорили вначале, кни¬
га Г. Е. Горелика — единст¬
венная в своем роде, и надо быть
благодарными автору за то, что
он извлек на поверхность целую
область, которая обычно остает¬
ся забытой.В конце этой рецензии
можно вспомнить две истории.
Одна из них касается восприя¬
тия свойств пространства деяте¬
лями эпохи Возрождения.
В третьей части дантевской «Бо¬
жественной комедии», в «Рае»,
описан мир с необычной гео¬
метрией. Путешествуя по небес¬
ным сферам, Данте переходит
из одной сферы в другую и вся¬
кий раз попадает в новый трех¬
мерный мир. Каждый из новых
миров вращается с большей
скоростью, чем предыдущий.
В один из моментов своего пу¬
тешествия Данте видит далеко
внизу исходный пункт — Зем¬
лю, а в другой — уменьшаю¬
щиеся быстро вращающиеся
сферы, населенные небесным
воинством. Каждый этап странст¬
вования Данте можно сопоста¬
вить трехмерному сечению че¬
тырехмерного шара. Если, читая
Данте, помнить о такой четы¬
рехмерной модели, то трудно
удержаться от изумления. Уди¬
124Рецензиивительно и то, что Ботичелли,
притом только он один, в своих
рисунках к «Раю» попытался
передать такую невообразимую
геометрию. Мыслители того
времени обладали воображени¬
ем необычайной силы.Вторая история ближе к
нам. На приеме в честь Эйнштей¬
на великий скептик Бернард Шоусказал: «Религия всегда права.
Религия имеет решение любой
проблемы и потому изгоняет
проблемы из нашего мира. Рели¬
гия придает нам уверенность,
устойчивость, мир и абсолют.
Она охраняет нас от про¬
гресса, которого мы страшим¬
ся. С наукой все обстоит не
так. Наука всегда ошибается.Она никогда не решает никакой
проблемы без того чтобы не
поднять десяток новых».Это высказывание очень
уместно по отношению к вопро¬
су о том, «почему простран¬
ство трехмерно». А сколько
еще возникает вопросов, если
отказаться от веры а саму его
трехмерность!новые книгиКосмические исследованияК. Серафимов. СОЦИАЛИСТИЧЕ¬
СКАЯ ИНТЕГРАЦИЯ В КОСМОСЕ.
София: Партиздат, 1903, 318 с.Сотрудничество десяти
социалистических стран в космо¬
се от года к году крепнет и раз¬
вивается. Немногим более чем
за полтора десятилетия по про¬
грамме «Интеркосмос» выпол¬
нены десятки проектов, сотни
экспериментов, обогативших ми¬
ровую науку.Книга болгарского учено¬
го К. Б. Серафимова — первая
попытка анализа накопленного
опыта как с точки зрения научно-
технической, так и с точки зре¬
ния экономико-политической. К
сожалению, приходится конста¬
тировать, что в Советском Сою¬
зе подобных работ до сих пор
нет.Несколько слов об авто¬
ре. К. Серафимов — видный
болгарский специалист в обла¬
сти геофизики, член-корреспон¬
дент Болгарской академии наук,
председатель болгарского «Ин¬
теркосмоса», директор Цент*
ральной лаборатории космиче¬
ских исследований БАН. С за¬
рождения программы «Интер¬
космос» он принимает активное
участие в совместных работах по
этой программе. И поэтому все
сведения, представленные в кни¬
ге, читатель получит «из первых
рук».Монография состоит из
18 глав. Им предпослано вступ¬
ление директора Института кос¬
мических исследований АН СССР
академика Р. С. Сагдеева.В своем введении К. Се¬
рафимов отмечает основные
источники, которыми он пользо¬
вался при написании книги.
В следующей главе речь идет
о научном и прикладном значе¬
нии исследования и использова¬
ния космоса. Автор анализирует
процесс «космизации» наук, ши¬
рокое воздействие этого про¬
цесса на научно-технический
прогресс в целом. Вслед за этим
убедительно и квалифицирован¬
но показана необходимость
международного сотрудничест¬
ва в космической деятельности.
Точно и достаточно широко
охарактеризована роль в этом
деле международных прави¬
тельственных и неправительст¬
венных организаций.С интересом читается гла¬
ва об интеграции капиталистиче¬
ских государств, где рассмат¬
ривается политика североаме¬
риканского «технологического
империализма», приводятся све¬
дения о Европейском космиче¬
ском агентстве.Поскольку автор книги
был одним из первых энтузиа¬
стов космического сотрудниче¬
ства социалистических стран,
ему удалось ярко воспроизвести
интенсивную и плодотворную
историю «Интеркосмоса», про¬
низанную духом демократич¬
ности и братства. Рассмотрев
организационные основы, право¬
вые документы, структуру и по¬
рядок работ по программе «Ин¬
теркосмос», автор переходит к
демонстрации достижений соци¬
алистической интеграции в кос¬
мосе. В первую очередь показа¬
ны основные результаты сов¬местных работ в области косми¬
ческого приборостроения, затем
в развитии космической физики,
космической метеорологии, кос¬
мической биологии и медицины,
в области дистанционного зон¬
дирования Земли аэро-космиче-
скими средствами и т. д.Как справедливо показано
в книге, вершиной совместных
космических мероприятий стали
международные пилотируемые
космические полеты по про¬
грамме «Интеркосмос». Естест¬
венно, что автор уделяет боль¬
шое внимание участию Болгарии
в развитии социалистической ин¬
теграции в космосе.В книге подчеркивается
взаимовыгодный характер кос¬
мического сотрудничества стран-
участниц СЭВ, их роль в между¬
народных космических органи¬
зациях и вклад в укрепление
мира на нашей планете.Книга посвящена светлой
памяти первого председателя
Совета «Интеркосмос» академи¬
ка Б. Н. Петрова.Исключительно широкий
спектр проблем, отраженных в
книге, с трудом укладывается
в ее рамки. Отсюда несколько
неравномерное представление
разных областей сотрудничест¬
ва. В целом же книга, без¬
условно, заслуживает самой вы¬
сокой оценки.В.	С. Верещетин,доктор юридических наук, заме¬
ститель председателя Совета
«Интеркосмос» при АН СССРС.	А. Никитин,
сотрудник СоветаМосква
Новые книги125ФизикаП. А. М. Дирак. ПУТИ ФИЗИКИ.
Под ред. Г. Хора, Дж. Шепанского.
Пер. с англ. Н. Я. Смородинской.
Под ред. Я. А. Смородинского.
Рец. Д. Д. Иваненко. М.: Энерго-
атомиэдат, 1983, 86 с., ц. 35 к.В 1975 г. выдающийся ан¬
глийский физик, один иэ созда¬
телей квантовой механики П. Ди¬
рак посетил Австралию и Новую
Зеландию, где прочел цикл лек¬
ций по фундаментальным про¬
блемам современной физики,
непосредственно связанным с
работами автора. Магнитофон¬
ные записи лекций были обрабо¬
таны, отредактированы и подго¬
товлены к публикации. И вот пе¬
ред нами их русский перевод.«Трудно представить себе
человека, который смог бы с
большим знанием дела и лучше,
чем профессор Дирак, описать
как победы, одержанные совре¬
менной физикой, так и стоящие
перед ней задачи, — справед¬
ливо отмечается в редакцион¬
ном вступлении к английскому
изданию.— ...Кроме того, он
обладает удивительной способ¬
ностью представлять очень
сложные задачи в таком виде,
что они сразу становятся по¬
нятными».	*Первая лекция П. Дирака
посвящена истории открытия ре¬
лятивистского волнового уравне¬
ния, которое навело его автора
на мысль о существовании новых
частиц, называемых сейчас по¬
зитронами. Мы имеем возмож¬
ность прикоснуться к атмосфере
того исключительного по твор¬
ческому накалу времени, когда,
как пишет автор, «второсорт¬
ный физик мог с легкостью сде¬
лать первоклассную работу».
И вновь встает вопрос, кто же
был прав: Бор, отстаивавший ве¬
роятностную интерпретацию
квантовой механики, или Эйн¬
штейн, который считал, что «бог
не играет в кости». Дирак пола¬
гает, что в этом споре еще не
поставлена последняя точка и
«весьма вероятно, что появится
улучшенная квантовая механика,
в которой будет содержаться
возврат к причинности».Вторая лекция дает крат¬
кий очерк идей квантовой элект¬
родинамики — теории, которая
прекрасно подтверждена в экс¬
периментах и сейчас служитэталоном при построении новых
теорий фундаментальных взаи¬
модействий. Дирака, однако,
смущает тот факт, что в ней
появляются	бесконечности,пусть даже устранимые, но на¬
рушающие ее стройность и
красоту.Третья лекция — о маг¬
нитных монополях, частицах, ко¬
торые также впервые появились
в теории Дирака. Пока попытки
их обнаружить не увенчались
успехом. Однако в последние
годы интерес к монополям воз¬
родился вновь — в так назы¬
ваемых калибровочных теориях
существует решение, похожее
на монополь, предсказаны его
свойства и процессы, в кото¬
рых монополь, возможно, при¬
нимает участие.Четвертая лекция имеет
более узкую направленность.
В ней рассматривается реляти-
вистское уравнение без отри¬
цательных энергий, обсуждают¬
ся некоторые его характеристи¬
ки и природа его решений.И, наконец, пятая лекция.
В последние годы в сферу ин¬
тересов П. Дирака вошли вопро¬
сы, связанные с происхождени¬
ем и развитием Вселенной. По
его представлениям, мы живем
в мире с изменяющейся гравита¬
ционной постоянной. Эта краси¬
вая и оригинальная идея пока
не получила эксперименталь¬
ного подтверждения. Однако,
судя по опубликованным в конце
книги вопросам слушателей лек¬
ций, она вызывает живейший
интерес.БиологияП. Нейпье, Дж. Нейпье, Т. Чиу,
Т. Деэье, А. Кейт. СЛОНЫ И ДРУГИЕ
ГИГАНТЫ СУШИ. Пер. с англ.
П. С. Гурова под ред. А. Г. Бан¬
никова. М.: Мир, сер. «Удиви¬
тельный мир диких животных»,
1983, 128 с., ц. 3 р. 20 к.На одном иэ начальных
разворотов этого крупнофор¬
матного издания изображены
его герои, современные сухо¬
путные гиганты — слон, бе¬
гемот, носорог, жираф, кроко¬дил и слоновая черепаха, а ря¬
дом с каждым из них — бо¬
лее мелкий представитель это¬
го семейства, который, возмож¬
но, является его предком. «Пре¬
имущества крупных размеров
для животных очевидны,— пи¬
шут во вступлении авторы.—
На крупных животных хищни¬
ки нападают, как правило, реже.
Такие животные часто способны
двигаться быстрее мелких и по¬
крывать значительно большие
расстояния. Мозг у них круп¬
нее, память лучше, и в целом
они сообразительнее. Кроме
того, они живут дольше». По¬
этому в процессе эволюции ча¬
сто происходит увеличение раз¬
меров животного.На соседней странице мы
видим различные построения
из кубиков — они наглядно
показывают, как с изменением
величины предмета меняется от¬
ношение между его объемом
и площадью поверхности. Это
изменение — не в пользу круп¬
ных животных: например, че¬
тырехтонный бегемот вырабаты¬
вает тепло пропорционально
своему огромному объему, а те¬
ряет его через кожу, поверх¬
ность которой относительно не¬
велика. Но главная трудность,
с которой сталкиваются круп¬
ные животные — это потреб¬
ность в огромном количестве
пищи. Отчасти поэтому самые
крупные сухопутные млекопи¬
тающие живут в тропиках, где
нет недостатка в растительных
кормах.Примерно так начинается
эта увлекательная и красивая
книга, основанная на амери¬
канской телевизионной серии
«Дикий, дикий мир животных».
Ббльшая часть текста и иллю¬
страций посвящена африканским
и индийским слонам — их
внешним приметам, поведению,
образу жизни.В разделы о слонах вклю¬
чены два отрывка иэ произ¬
ведений Р. Киплинга и отры¬
вок иэ книги И. и О. Дуг¬
лас-Гамильтонов «Жизнь среди
слонов», в раздел о бегемо¬
тах — страницы из книги
Дж. Даррелла, а в раздел о ги¬
гантских пресмыкающихся —
фрагмент иэ «Путешествия... на
корабле «Бигль» Чарлза Дарви¬
на, где описаны гигантские че¬
репахи Галапагосских островов.
126Новые книгиГеографияЮ. Н. Р#рмх. ПО ТРОПАМ СРЕДИН¬
НОЙ АЗИИ. Пер. с англ. Н. Н. Зе¬
линского. Хабаровск: Кн. иэд-во,
сер. «Первопроходцы»! 1982, 304 с.,
ц. 1 р. 50 к.Издание знакомит широ¬
кий круг читателей с одним из
основных произведений извест¬
ного востоковеда Ю. Н. Рериха.
Книга создавалась, что называет¬
ся, по горячим следам, на основе
дневниковых записей, которые
Юрий Николаевич делал в ка¬
честве участника Центрально-
азиатской экспедиции (1923—
1928 гг.), руководимой его от¬
цом Н. К. Рерихом.Маршрут экспедиции про¬
шел через наиболее труднодо¬
ступные районы «сердца Азии»:
сначала через Кашмир и Ладак в
Восточный Туркестан, а затем
обратно — из Улан-Батора че¬
рез Гоби и Цинхай в Цент¬
ральный Тибет и Сикким. На
Юрии Николаевиче, прекрас¬
но владевшем местными наре¬
чиями, лежали весьма сложные
обязанности по связям с пред¬
ставителями властей, по снабже¬
нию вьючными животными и во¬
обще всем необходимым, по
поддержанию порядка в лагере.
Справляясь со всем этим, он
успевал проводить предвари¬
тельное обследование наиболее
интересных природных и куль¬
турных объектов.Особое внимание Ю. Н.
Рерих уделял культовым соору¬
жениям и реликвиям буддиз¬
ма, а также добуддийских ве¬
рований Тибета. По этим по¬
водам в текст записей часто
включаются небольшие экскур¬
сы в историю и практику
индо-тибетских религий. Одна¬
ко — и это следует подчерк¬
нуть особо — в этих изыска¬
ниях он никогда не пропаган¬
дировал мистических учений
«туманного Востока», а всегда
подходил к ним со строго
научной оценкой.Одним из замечательных
результатов экспедиции стало
открытие так называемого «зве¬
риного стиля» у кочевников Се¬
верного Тибета. Выяснилось, что
некоторые предметы местные
жители украшали стилизован¬
ными фигурами животных, ана¬
логии которым прослеживались
в древнем искусстве Алтая,
Причерноморья и Кавказа. Дан¬ный сюжет (так же, как и ряд
других) послужил основой для
написанной впоследствии спе¬
циальной работы. Таким обра¬
зом, дневник является уникаль¬
ным для истории документом,
в котором отражены начальные
этапы исследования: фиксация
находок и первые, но уже до¬
вольно глубокие мысли Юрия
Николаевича Рериха по их по¬
воду.Книга снабжена необхо¬
димым комментарием и при¬
мечаниями, подробной вступи¬
тельной статьей В. Е. Лариче¬
ва, а также вдохновенным после¬
словием известного советского
писателя Н. С. Тихонова.С.	А. Комиссаров
НовосибирскОхрана природыБ. Л. Гусаков, Г. В. Дружинин.БЕЛОЕ ОЗЕРО. Рец. В. А. Знамен¬
ский. Л: Гидрометеоиэдат, 1983,
112 с., ц. 20 к.Эта научно-популярная
книга, написанная по материалам
экспедиции Института озерове¬
дения АН СССР, а также по ли¬
тературным и архивным дан¬
ным, знакомит читателя с Белым
озером, расположенным между
Онегой и Рыбинским водохра¬
нилищем, на границе основных
водоразделов Европейской час¬
ти нашей страны. Озеро это под¬
вергалось различным антропо¬
генным воздействиям. Первое
серьезное вмешательство в его
жизнь произошло в XIX в. при
сооружении Мариинской водной
системы. В наше время режим
озера претерпел большие изме¬
нения в связи с тем, что оно ста¬
ло составной частью Череповец¬
кого водохранилища. В будущем
оно, возможно, войдет в трассу
переброски вод северных во¬
доемов в бассейн Волги.Авторы приводят подроб¬
ные географические сведенияо	Белом озере, рассказываюто	его геологической истории,
гидрологическом режиме, кли¬
матических условиях озерного
бассейна. Дана широкая пано¬
рама использования озера в
прошлом и в настоящее время.
Специальная глава посвящена
истории Белозерского края, за¬
селенного с древнейших времен.На основе новых данных авторы
дают возможный прогноз изме¬
нения озерного режима и неко¬
торые рекомендации, направ¬
ленные на его сохранение и
оздоровление.Археология	1	А. П. Окладников. ДРЕВНЕЕ ПО¬
СЕЛЕНИЕ КОНДОН (ПРИАМУРЬЕ).
Отв. ред. А. К. Конопацкий. Ново¬
сибирск: Наука, 1983, 159 с., ц. 4 р.20 к.Книга академика А. П. Ок¬
ладникова (1908—1981) посвя¬
щена анализу неолитического
поселения, располагавшегося
около 5 тыс. лет назад в доли¬
не р. Девятки, на территории со¬
временного нанайского села
Кондон Комсомольского райо¬
на Хабаровского края. Это мно¬
гослойное поселение. Здесь ос¬
тались следы пребывания людей
не только каменного, но и брон¬
зового века, периода раннего
железа, средневековья. Однако
материальные остатки неолити¬
ческого времени наиболее ин¬
тересны, так как вскрывают осо¬
бенности этого периода в Приа¬
мурье.Жилища поселка не груп¬
пировались в ряды-улицы. Они
составляли плотные концентри¬
ческие или овальные скопления.
Основания жилищ углублены в
землю, куда были врыты два ря¬
да столбов: внутренний, поддер¬
живавший нары, и внешний. Од¬
ни помещения служили жильем
в зимнее время, в других хра¬
нились пища и утварь. Остатки
этой утвари и дают возможность
судить о своеобразии приамур¬
ских неолитических племен. Так,
овальные и круглые топоры и
тесла родственны прибайкаль¬
ским, но широкие и плоские но¬
жи для разделки добычи —
специфически амурская черта.
Автор показывает также, что
в Приамурье столкнулись две
тенденции развития древнего
искусства: восточно-сибирская
с	прямолинейно-геометри-ческим орнаментом и искусство
дальневосточных рыболовов,
для которого характерны кри¬
волинейные, фантастические, бо¬
гатые узоры.Книга интересна всем
специалистам по истории куль¬
туры.
«Природа», 1984, № 2 1271Сохранятся ли наши фамилии!С. В. Путвинский,кандидат физико-математиче¬
ских наук
МоскваС тех пор, как появились
фамилии, человека стал интере¬
совать естественный вопрос: что
произойдет с его фамилией че¬
рез несколько поколений —
останется она или исчезнет?
Ведь, как правило, фамилии пе¬
редаются по мужской линии, а
рождение мальчика — событие
случайное, контролю пока не
поддающееся. В принципе, ответ
на поставленный вопрос получен
более ста лет назад. Тем не ме¬
нее большинство из нас имеет
довольно смутные представле¬
ния о судьбе даже собственной
фамилии. Так что, пожалуй, не¬
лишне напомнить, что утверж¬
дает на сей счет теория вероят¬
ностей.Подобными проблемами
занимается теория так называе¬
мых ветвящихся случайных про¬
цессов. Любопытно, что этот са¬
мостоятельный раздел теории
вероятностей, который в настоя¬
щее время широко применяется
в биологии, теории цепных реак¬
ций, физике космических лучей
и многих других областях науки
и техники, возник именно в свя¬
зи с задачей о вырождении фа¬
милий, очень изящно решенной
Ф. Гальтоном и X. Ватсоном
в 1874 г. Вот что писали они во
вступлении к своей статье: «Ис¬
чезновение фамилий лиц, кото¬
рые занимали видное положе¬
ние в истории, — факт, неодно¬
кратно отмечавшийся в прош¬
лом; по этому поводу строились
разные догадки... Слишком мно¬
гочисленны примеры фамилий,
которые, будучи распространен¬
ными, становились редкими или
даже совсем исчезали»1.Итак, какая же часть иэ
существующих ныне фамилий1	Цит. по: Харрис Т.Теория ветвящихся случай¬
ных процессов. М., 1966,с. 11.Зависимость вероятности вырожде¬
ния фамилии w(n)=d>n(0) от чис¬
ла прошедших поколений п для
случаев одного (кривая I], двух
(кривая И) н трех (кривая III) де¬
тей в семье. Видно, что при од¬
ном и двух детях в каждом
поколении кривые асимптотически
приближаются к верхней пунктир¬
ной прямой q=1, что означает
вырождение этих фамилий в буду¬
щем со стопроцентной вероят¬
ностью. В семье с тремя детьми
в каждом поколении предельное
значение вероятности исчезновения
мужской ветви составляет всего
0,236, так что с достаточно высо¬
кой (более 75%) вероятностью
в этой семье фамилия будет
передаваться иэ поколения в поко¬
ление.может исчезнуть в будущем?
Чтобы решить эту задачу, сфор¬
мулируем ее условие более
строго.Пусть ро, pi, р2 ... вероят¬
ности того, что в семье 0, 1, 2...
сыновей соответственно, у каж¬
дого иэ которых с теми же ве¬
роятностями рождаются свои
сыновья и т. д. С какой вероят¬
ностью мужская ветвь прервется
к n-му поколению? У этой задачи
столь красивое решение, что
трудно удержаться от соблазна
привести здесь не только ее от¬
вет, но и общий ход рассуж¬
дений.Рассмотрим полиномФ|(х)=Ро + Р1* + Р2Х2..., СМЫСЛкоэффициентов рк которого
объяснен выше (х — некоторая
формальная переменная). Под¬
ставим в Ф,(х) вместо аргумента
само выражение Ф|(х) и приве¬
дем подобные члены. В получен¬
ном многочлене Ф| (Ф|(х))
коэффициенты перед соответст¬
вующими степенями х как раз и
представляют собой вероятно¬
сти появления 0, 1, 2 и т. д. маль¬
чиков во втором поколении.
В частности, вероятность вы¬
рождения фамилии в первом по¬
колении равна Ф1(0)=ро, а во
втором — Фг(0)=Ф|(Ф|(0)).
Повторяя эту процедуру нужное
число раз, мы получим вероят¬
ность исчезновения фамилии в
том или ином поколении. Ясно,
что с ростом числа поколений
эта вероятность возрастает, по¬
скольку нельзя исключить, что
в очередном поколении на свет
появятся одни девочки.Наиболее интересен воп¬
рос о том, к какой величине q
стремится Ф„(0) при неограни¬
ченном росте числа поколений п.
Если в пределе вероятность вы¬
рождения фамилии равна 1, это
означает, что она рано или позд¬
но все равно исчезнет. Если же
q<1, есть надежда, что фами¬
лия будет существовать всегда.
Так как Фп + 1(0)=Ф](Фп(0)), ве¬
личина q равна корню алгебраи¬
ческого уравнения:Ч=Ф,(Ч).	(1)
128С. В. ПутвинскийПосмотрим теперь, что
следует иэ общего решения (1)
в различных частных случаях.Предположим, например,
что* в каждом поколении на
свет появляется определенное
число детей (рождение мальчи¬
ка или девочки — равновероят¬
но, т. е. происходит с вероят¬
ностью 1 /2). Если в семье в каж¬
дом поколении рождается все¬
го один ребенок, ответ очеви¬
ден — вероятность вырождения
такой фамилии к n-му поколе¬
нию равна 1—1/2п, и с большой
вероятностью через несколько
поколений фамилия исчезнет2.Интереснее случай двух
детей в семье, соответствующий
постоянному воспроизводству
населения. При этом рп=1 /4,
р, = 1/2, р2=1 /4, рз=р4=...=0|
уравнение (1) принимает видq=1/4 + q/2+q2/4и,	как легко видеть, имеет един¬
ственный корень q=1.Несложные, хотя и гро¬
моздкие расчеты позволяют
убедиться, что вероятность по¬
явления в семье одних дочек
составит 0,25, одних внучек и
правнучек — соответственно0,39 и 0,46 и т. д.2	В этом случае с каждым
поколением в два раза будет
сокращаться и численность
населения.Так как при двух детях
в семье q=1, то любая фами¬
лия через некоторое число по¬
колений должна исчезнуть. Если
бы в настоящий момент все
семьи имели разные фамилии
(т. е. не было однофамильцев),
то уже примерно через 100 лет,
т. е. 3—4 поколения, число фа¬
милий (но не людей) сократи¬
лось бы примерно в два раза.
В дальнейшем процесс сокраще¬
ния числа фамилий будет про¬
должаться — в первую очередь
исчезнут редкие фамилии (с ма¬
лым числом однофамильцев).
Образуются крупные группы
однофамильцев, среди них по¬
степенно станет доминировать
одна фамилия, которая в конце
концов вытеснит все остальные.
Следовательно, при постоянном
воспроизводстве населения на¬
шим далеким потомкам пред¬
стоит носить единственную фа¬
милию (которая, таким образом,
утратит какой-либо смысл).Совершенно иначе обсто¬
ит дело при трех и более детях
в семье. В частности, для трех
детей р0=1 /8, р,=р2=3/8, р3=
= 1/8, р4=р5=р6...=0, а урав¬
нение (1) оказывается кубиче¬
скимq=t/8+3q/8+3q2/0+q'V8и имеет корень q=0,236. Это
означает, что фамилия может
исчезнуть с вероятностью q=-=0,236, но может и сохраниться
(с вероятностью 1—q=0,764).При четырех детях в
семье вероятность вырождения
фамилии всего 0,0874, а при
пяти и того меньше — 0,0376.
Зависимость вероятности вы¬
рождения фамилии W(n)=0n(0)
при одном, двух и трех детях
в семье от номера поколения п
показана на рисунке.В общем случае судьба
фамилии зависит от среднего
числа к мальчиков, рождаемых
в семье. При фамилия долж¬
на исчезнуть с вероятностью1	(q=1). Если же 1с>1, то уравне¬
ние (1) имеет корень q<M и воз¬
можны два исхода: либо фами-
л 4 исчезнет с вероятностью q,
либ с вероятностью 1—q число
потомков с этой фамилией будет
неограниченно возрастать. Ины¬
ми словами, случайный процесс
«жизни» фамилии неустойчив.Во избежание недоразу¬
мений напомним в заключение,
что теория вероятностей с высо¬
кой точностью описывает лишь
большие статистические ансам¬
бли. Поэтому если Вы, уважае¬
мый читатель, прочитав эту
статью, в надежде сохранить
свою фамилию родили пятерых
детей и все они оказались де¬
вочками, то теория вероятностей
(и автор) здесь абсолютно ни
при чем. Считайте, что Вам про¬
сто повезло!В номере использованы фотогра¬
фии АЛЕКСЕЕВА Н. Н., БИЧЕРЕ¬
ВА А. П., ГОЛОВАЧЕВОЙ Р. С.,
ДЕСИНОВА Л. В., ЖИЛИНОЙ Т. Н.,
ИВАННИКОВА В. Н., КОЖЕВНИ¬
КОВОЙ А. Н., ХОХЛОВА А. Н.,
ЧУДИНОЙ В. И.	| — символ межправитель¬
ственной программы ЮНЕСКО «Че¬
ловек и биосфера» (The Man and the
Biosphere). Этим символом обозна¬
чены материалы, которые журнал
«Природа» публикует в рамках
участия в деятельности этой про¬
граммы.Художник П. Г. АБЕЛИН
Художественные редакторы
Л. М. БОЯРСКАЯ, Д. И. СКЛЯРКорректоры:Э. А. ГЕОРГАДЗЕ, Т. Д. МИРЛИСАдрес редакции:117049, Москва, ГСП-1,
Мароновский пер., 26.
Тел. 236-24-56, 236-26-33Сдано в набор 29.11.83
Подписано к печати 4.01.84
Т—03503Формат 70ХЮ0 1/16
ОфсетУсл.-печ. л. 10,32
Уел. кр.-отт. 1432,7 тыс.Уч.-изд. л. 14,8
бум. л. 4Тираж 53520 экэ. Заказ 3332Ордена Трудового Красного Знаме¬
ни Чеховский полиграфический
комбинат ВО «Союэполиграфпром»
Государственного комитета СССР
по делам издательств, полиграфии
и книжной торговли
г. Чехов Московской области
В следующем номеренваанти-чварнЭВМ вместо ускорителей? До сих пор массы элемен¬
тарных частиц измерялись в экспериментах. Приме¬
нение мощных ЭВМ дает возможность рассчитать не¬
которые из них на основе уравнений квантовой хромо¬
динамики — теории взаимодействия кварков. ЭВМ по¬
могают ответить на вопрос, почему кварки не наблю¬
даются в свободном состоянии.Макеенко Ю. М. Численные эксперименты в
теории сильного взаимодействия.Строительство опытного термоядерного реактора —
дело недалекого будущего. К такому выводу приводит
анализ физических и инженерных проблем, которые
предстоит решить для реализации управляемого термо¬
ядерного синтеза на установках типа токамак.Кадомцев Б. Б., Пистунович В. И. Термоядерный
реактор-токамак.Процесс рождения нового знания не обнажит своих
тайн„если ограничиться при его реконструкции только
логическим или психологическим аспектами. Необхо¬
димо рассматривать в единстве изменения в проблем¬
ном поле науки, характер взаимоотношений в научном
сообществе и индивидуально-личностные моменты
научной деятельности.Ярошевский М. Г. О природе научного открытия.Одним > механизмов, определяющих	ито-ггЪеьш-* 		- -	МЛ Има->на-