Слово предоставляется науке
В самом центре Ашхабада, буквально в нескольких шагах от Президиума Академии наук Туркменистана, находится длинный двухэтажный корпус Института пустынь, разрабатывающего научные основы комплексного освоения пустынь Средней Азии и Южного Казахстана. Институт пустынь был создан почти 20 лет назад, а уже через пять лет Президиум Академии наук СССР возложил на Институт пустынь Туркменской академии наук координацию всех исследований по проблеме «Комплексное изучение и освоение пустынных территорий Средней Азии и Казахстана». В этой области институт стал головным научным центром для одного из крупнейших пустынных регионов мира.
Более того, Институт пустынь Академии наук Туркменской ССР стал крупнейшим международным центром изучения аридных, то есть засушливых, территорий и борьбы с опустыниванием. Он поддерживает контакты с аналогичными центрами и учеными Индии, Монголии, Франции, США, Египта, Сирии, Ирака, Ирана, Австралии, Алжира, Ливии и других стран. Ученые многих стран побывали в институте, на его базе проводились крупные международные мероприятия, такие, например, как XIV Генеральная ассамблея Международного союза охраны природы и природных ресурсов или Международный симпозиум по борьбе с процессами опустынивания.
За успехи в разработке научных основ освоения пустынь и подготовке научных кадров институт награжден в 1969 году орденом Трудового Красного Знамени. Чтобы почувствовать огромный диапазон научных проблем, находящихся в сфере интересов Института пустынь, многообразие и важность практических задач, решаемых учеными, заглянем в некоторые институтские лаборатории, познакомимся коротко с их работой: это лишний раз покажет, что проблемы изучения и освоения пустынь лежат на перекрестке многих научных направлений: от атомной физики до климатологии, от мелиорации до космонавтики. Начнем экскурсию по институту с лаборатории аэрокосмических методов исследования пустынь. В названии лаборатории отражен бесспорный факт, что изучение пустынь сейчас в широких масштабах производится не только, так сказать, с самолетных высот, но и из космоса. Причем космическая съемка не просто получение своего рода географических карт. Используя совершенные методы фотографирования, в частности, съемку в узких диапазонах светового спектра, космические фотографы получают информацию о состоянии пастбищ, формах песчаного рельефа, о процессах опустынивания, эрозии, разрушения плодородного почвенного покрова.
У всех у нас сложилось представление о космонавтике как об очень дорогой области, требующей, в частности, колоссальных затрат на ракетно-космические комплексы. Но думается, настал момент сказать и об экономической эффективности космических средств, об их рентабельности. Если посчитать, она может оказаться чрезвычайно высокой и в системах космической связи, и в космической метеорологии, и в исследовании пустынь. Стоимость запуска космического аппарата нужно отнести к многим месяцам его практически бесплатного полета, и тогда окажется, что снимки с орбиты обходятся значительно дешевле, чем аналогичные материалы, полученные с помощью аэрофотосъемки или, тем более, в сухопутных исследованиях. Мы часто в последнее время говорим о работающем космосе, но можно наверняка говорить о космосе, работающем эффективно, выгодно.
Не нужно думать, что получение снимков с орбиты перечеркнуло аэрометоды. Чтобы научиться точно интерпретировать информацию из космоса, ее сопоставляют с данными аэрофотосъемки и наземных исследований. И все же, когда смотришь доставленные экипажами станции «Салют-6» снимки пустынных пастбищ, на которых явно видны не только районы колодцев, но и возле какого колодца растительность выбита, вытоптана сильнее и где еще есть кормовые ресурсы, то неотвратимо ощущаешь исключительно важную роль космических методов получения информации о природной среде.
Перейдем в лабораторию ветровой эрозии песков, где изучают не только закономерности формирования и развития эолового рельефа, но и разрабатываются практические методы борьбы с песчаными заносами и выдуванием песка из-под опор различных хозяйственных объектов. О том, что в данном случае стоит за словом «выдувание», напоминает большая фотография на стене. Ветер постепенно выдувал песок из-под основания большой ажурной металлической вышки-опоры высоковольтной линии электропередачи, и мы видим на снимке, что она в итоге как бы повисла в воздухе — совершенно оголились ранее глубоко вкопанные в песок бетонные столбы, игравшие роль фундамента. А рядом другой снимок, он иллюстрирует обратный процесс: песок почти полностью засыпал столбы телефонной линии, и только их верхушки торчат из-под его десятиметрового слоя.
В своих исследованиях лаборатория сочетает изучение эоловых процессов на местности, теоретические методы, использующие математический аппарат аэродинамики, и экспериментальные методы изучения поведения песка в аэродинамической трубе при разных ветровых режимах. Помимо многих частных рекомендаций, выданных строителям газопроводов, линий электропередачи, жилых поселков, промышленных объектов, лаборатория получила важные обобщающие результаты. В частности, составлена карта эрозионного состояния равнинных территорий республики, где отражена средняя интенсивность переноса песка, толщина выдуваемого слоя, сезонные направления переноса песка.
Наиболее радикальный способ борьбы с подвижными песками, с этим вечным злом пустыни, состоит в закреплении песков растительностью. Проблемой занимается лаборатория агролесомелиорации песков. Главные объекты исследования — почвы и растения. Знать их нужно детально, изучать не только в лабораторных, но в реальных, полевых условиях, исследуя различные комбинации систем почва — растение, с разными деревьями, кустарниками, травами, с разными вариантами удобрений, обработки почв, полива. Ибо даже там, где есть вода, песчаная почва далеко не всегда охотно поселяет у себя зеленого жителя. Приходится постепенно приручать пески, сначала выпускать на них растения, которые главным образом улучшают состав почв, скрепляют и удобряют их, в частности, остатками своих корневых систем. Ну а финалом приручения песка становятся лесные и кустарниковые насаждения, защищающие от песчаных заносов оазисы, шоссейные дороги, каналы. И даже культурные растения уже обживают бесплодные песчаные почвы, разумеется, с помощью соответствующей системы орошения, удобрений и продуманной агротехники.
В Южных Каракумах примерно в 25 километрах от Ашхабада в урочище Кульбукан находится комплексный стационар лаборатории агролесомелиорации. Он занимает не маленькую делянку, а достаточно большую территорию — 70 гектаров бывшего совершенно бесплодного песка. На опытных участках вы можете увидеть массивы кукурузы, поднявшейся выше человеческого роста, прекрасные посевы многих сортов сорго, участки бахчи и люцерны с великолепно дополняющими друг друга зерновыми и бобовыми культурами. Южнокаракумский стационар — своего рода научный полигон, явление типичное для Института пустынь, отражающее стратегию научного центра — от фундаментальных академических исследований к широким натурным экспериментам, а от них к практике. В институте создано восемь крупных экспериментальных полигонов: шесть стационаров в разных районах республики и две большие опытные станции — Репетекская песчано-пустынная станция на востоке и Небитдагская агролесомелиоративная опытная станция на западе, в районе, тяготеющем к Каспийскому морю.
Следующее научное подразделение института — лаборатория экологии растений. Одна из ее задач — детально изучить то, что дано пустыне природой, скрупулезно исследовать растительный мир и те нити, которыми он связан с почвами, с их естественным водным режимом, погодными условиями. Другая задача — исследовать, как влияют на пустынную флору так называемые антропогенные процессы, то есть процессы, связанные с деятельностью человека («антропогенный» — от греческого слова «антропос», то есть человек). Например, исследуется динамика растительного покрова при различной интенсивности использования пастбищ или под влиянием местных изменений влажности воздуха, связанных с появлением по соседству оросительных каналов.
И наконец, третья задача лаборатории связана не только с тем, что может нам дать природа, но главным образом с тем, что мы хотели бы от нее получить. Исследуются возможности повышения урожайности растений, в частности, растительного покрова пастбищ. Изучаются детали сосуществования растений, насаждаемых человеком, с природной флорой, влияние сроков посева и способов влагонакопления на продуктивность пастбищ, разрабатываются методы прогнозирования ее. В качестве примера действенности, практичности научной продукции можно назвать разработанные в лаборатории рекомендации по созданию долголетних осенне-зимних пастбищ в предгорных пустынях Средней Азии. Рекомендации, одобренные Министерством сельского хозяйства СССР, широко внедряются в хозяйствах Туркменистана, Узбекистана и Южного Казахстана.
Ближайший тематический сосед лаборатории экологии растений, чья работа уже непосредственно смыкается с практическими задачами животноводства, лаборатория кормовых ресурсов. Пастухи всех времен понимали, что трава траве рознь, но досконально оценить различие, питательные особенности кормовых культур позволяют только современные лабораторные методы. Лаборатория оценивает растительный корм по целому комплексу показателей — по содержанию белка, аминокислотному составу, набору витаминов и микроэлементов. Такая оценка производится не для какого-нибудь отдельного кустика, а для огромного пастбищного массива, составляется обзорная карта пастбищ Средней Азии и Казахстана, их питательной ценности в разное время года, оцениваются общие кормовые ресурсы. А располагая такой бесценной информацией, можно делать важнейшие практические выводы, добиваться того максимума, который животноводы могут получить от природы, не оказавшись в положении временщиков, не превращая постепенно пастбища в пустыню. Или оценить помощь, которую нужно оказать животноводам, улучшая растительный состав пастбищ, дополняя естественный рацион скота в нужное время и нужными добавками. Все это еще один пример того, как научные исследования, тонкие анализы и эксперименты, которые проводятся в тиши лабораторий, в итоге оборачиваются многими тоннами дополнительной сельскохозяйственной продукции.
А теперь познакомимся с тремя лабораториями, где тоже занимаются тонкими исследованиями, но уже не самих растений, а главным образом одного из первоисточников их существования — исследованием почвы.
«Объект номер один» находится в сфере интересов трех лабораторий Института пустынь: лаборатории географии и картографии почв, лаборатории физико-химии почв и лаборатории биогеохимии пустынь. Первая, как явствует из названия, занята инвентаризацией земельных фондов, классификацией и унификацией почв, почвенно-климатическим районированием. Кроме того, учитывая большую важность такыров для пастбищных районов, лаборатория провела тщательное их обследование, составила карту такыров республики.
Вторая лаборатория в основном изучает процессы в почвах, которые идут на молекулярном уровне. Установлено, что такие неприятные свойства пустынных почв, как образование корки, сильное уплотнение, появление трещин при высыхании и плывучесть при увлажнении, связаны с повышенным содержанием магния. Впервые получены данные о содержании в почвах республики различных соединений калия, фосфора, углерода и азота. Эти данные необходимы, чтобы оценить естественное плодородие почв и дать рекомендации по внесению удобрений.
Третья лаборатория занимается исследованием всего комплекса процессов, в которых участвуют почвы пустыни.
Отношение человека к почвам много тысячелетий назад перестало быть пассивным, выжидательным. Люди научились обрабатывать почву, в частности, вспахивать ее, сохраняя тем самым влагу и препятствуя развитию сорняков. Потом земледельцы опытным путем нашли способ улучшать химический состав почвы, определенным образом чередуя посевные культуры, внося в нее органические, а затем и минеральные, искусственные удобрения. Наконец, сравнительно недавно появилась настоящая глубокая наука о почвах — почвоведение со многими направлениями. Такими, как химия, физика, минералогия, микробиология, механика почв, их генезис, то есть происхождение, география почв, геологическая история, взаимоотношение с растительным миром. Многие важнейшие направления почвоведения открыты выдающимися русскими учеными. В конце прошлого века Василий Васильевич Докучаев в своем классическом труде «Русский чернозем» заложил основы генетического почвоведения, создал учение о географических зонах, дал научную классификацию почв. Его современник Павел Андреевич Костычев вскрыл глубокую зависимость между образованием почв и биологическими процессами в них, исследовал пути повышения плодородия.
В лаборатории биогеохимии пустынь много аппаратуры. Здесь изучается круговорот вещества и энергии в биосфере аридной зоны, тонкие физические и химические процессы в почве при выращивании различных культур, в частности хлопчатника. Проводится тщательнейший анализ состава почв, содержания в ней второстепенных, как когда-то казалось, элементов, таких, как кобальт, цинк, медь, бор, марганец. Выясняется, какую важную роль играют микроэлементы в жизни растений, остро ощущающих микроэлементную недостаточность. Известны случаи, когда резкий скачок на графике урожайности появлялся не из-за многих тонн традиционных удобрений, не из-за дополнительных тысяч кубометров воды, направляемых на поле, а благодаря внесению в почву просто-таки ничтожных количеств молибдена или меди.
В самом названии — биогеохимия пустынь — отражена научная стратегия лаборатории: детально исследуются не только сами почвы, а весь комплекс процессов, который оказывает на них влияние и на который влияют они сами. Изучаются и оцениваются количественно по многим десяткам параметров сложнейшие процессы взаимодействия почвы с растительностью, растительности с почвой и водой, выпадающей в виде осадков, с грунтовыми водами, с вносимыми удобрениями и поливами, учитывается влияние на почву температурного режима, механической обработки земли — словом все, что входит в это емкое и сложнее понятие «комплексные исследования».
Проблематика лабораторий гидрологии и использования минерализованных вод не потребует, видимо, особых пояснений, если вспомнить наш недавний рассказ о самом ценном для пустыни продукте — о пресной воде. Лаборатория гидрологии занимается в основном использованием местных пресных вод пустыни, в частности, сбором и хранением атмосферной влаги.
В этой лаборатории был предложен и осуществлен инженерный способ хранения собранной с такыров пресной воды в песчаных отложениях с очень солеными водами. Пресная вода образует большие линзы в соленой среде, и таким образом в районе такыра появляются созданные человеком пресные грунтовые воды. Как и сама гидрология пустынных территорий, так и тематика лаборатории охватывает много разнообразных проблем — от расчета такырных водосборов до гидрологических аспектов формирования климата, от изучения взвешенных в воде фракций и их переноса реками и каналами до составления карты испарений с водной поверхности, от определения теплофизических характеристик почвы до анализа водного баланса и оценки перспективных водных ресурсов.
До недавнего времени институт занимался и проблемой опреснения, пытаясь найти как можно более простой и дешевый способ удаления соли из минерализованной воды. В принципе способов таких может быть несколько, но предстоит еще многое изучить и проверить, чтобы принципиальную возможность сделать реальностью, довести до практического применения, до надежных и рентабельных опреснителей.
О некоторых интересных идеях опреснения будет рассказано чуть позже, а пока просто перечислим их: опреснение воды классическим выпариванием, как говорят специалисты, дистилляцией; метод электродиализа, удаление солей с помощью электрического тока; методом обратного осмоса, за счет продавливания воды через своего рода молекулярное сито; и путем замораживания соленой воды. Только короткий перечень показывает, с какими тонкими процессами приходится иметь дело ученым, которые стремятся дать пустыне пресную воду, используя имеющиеся в ней огромные количества минерализованных вод.
Чтобы завершить нашу ультракороткую экскурсию по Институту пустынь, нужно назвать еще три его лаборатории. Одна из них занимается экономической стороной освоения пустынь, вторая прикладной географией, третья — прогнозированием. В освоении пустынь, может быть, даже больше, чем в какой-нибудь другой области, экономике принадлежит решающее слово. Потому что при их освоении приходится иметь дело с большими материальными ресурсами, с работами огромных масштабов, такими, например, как строительство магистральных каналов. Но даже и не очень дорогие мероприятия, предложенные учеными, должны выдержать строгий экзамен экономики, потому что какой-нибудь удачный аппарат или метод местного значения в дальнейшем будет тиражироваться многими сотнями или тысячами экземпляров. Так, создание искусственных грунтовых вод, хранение пресноводной линзы в толще соленой воды привлекли к себе внимание не только из-за смелости и оригинальности найденного решения. Методика получила поддержку экономистов: оказалось, что на каждом водопойном пункте она позволяет в среднем за год экономить 25 тысяч рублей по сравнению с доставкой пресной воды автотранспортом с расстояния в 70 километров. Вообще же подсчитано, что во многих местах, где привозная вода обходится в 5–10 рублей за кубометр, тот же объем воды, собранный с такыра, стоит примерно полтинник.
Лаборатория прикладной географии изучает все, что связано с жизнью пустыни, с деятельностью человека на ее просторах, — от изменений климата, связанных с циклами солнечной активности, до возможного загрязнения грунтовых вод отходами химической промышленности. В сфере интересов лаборатории прошлое, настоящее и будущее пустынь, в то время как лаборатория прогнозирования, которая тоже держит в поле зрения широкий круг проблем, главным образом старается предсказать возможные изменения тех или иных природных или антропогенных процессов.
На этом следовало бы завершить экскурсию по лабораториям института. Однако хотелось бы рассказать еще об одной стороне деятельности института. С 1967 года выпускается всесоюзный журнал «Проблемы освоения пустынь», издаются труды ученых-пустыневедов в виде брошюр и крупных фундаментальных монографий.
Перейдем теперь к рассказу о некоторых конкретных работах. Нужно только сразу оговориться: выбор тем для нашего рассказа учитывает не только, а иногда и не столько значимость той или иной работы, сколько ее интересность для человека со стороны, для читателя популярной, а не специальной книги.
Только за последние пятнадцать лет в Институте пустынь выполнены сотни научных исследований, каждое из которых начинается с постановки задачи и завершается конкретными выводами или практическими рекомендациями. Учеными института за это время написано около ста монографий, около тысячи научных статей. Как видите, отобрать из этого информационного массива два-три десятка тем непросто. Предложение в данном случае, как говорится, значительно превышает спрос, поэтому всякий раз мучительно трудно выделить и выбрать ту или иную тему из многих близких к ней и тоже очень достойных.
И все же попробуем.
В пустыню с плугом. Поговорки многих народов советуют прежде чем думать о приобретении нового, попытаться сохранить хотя бы то, что уже у них есть. Одна из задач группы ученых, возглавляемой туркменским академиком, Героем Социалистического Труда Ниной Трофимовной Нечаевой, состоит в том, чтобы по возможности сохранить в почве пустынных пастбищ воду, которую они получают с осадками. Средство классическое — вспашка. Она не только способствует сохранению влаги в почве, но и подавляет развитие растений-сорняков, конкурирующих с ценными кормовыми культурами. Эксперимент в типичном районе пустынного пастбища показал, что во вспаханной почве весной накапливается в полтора раза больше влаги, чем на целине, которой не коснулся плуг. Кроме того, за счет улучшения водного и воздушного режимов почвы в ней накапливается больше необходимых растению питательных веществ, в частности, почти в полтора раза больше азота.
Вспашка — лишь одна из составляющих большого комплекса мероприятии, носящих довольно скромное название «улучшение пастбищ» и дающих удивительно большой эффект при сравнительно малых затратах. В числе мероприятий — подсадка предварительно подобранных кормовых культур, выбор оптимальных сроков их посева, создание определенной пространственной структуры пастбища, в частности, защитных полос из черного саксаула. Такие полосы размещают на расстоянии триста метров одна от другой, они примерно в два раза снижают скорость ветра, в знойную или ветреную погоду дают укрытие овцам, способствуют сохранению снега, препятствуют выдуванию песка, защищают от ветра главного героя пастбищ — сами травянистые растения. И вот итог: на пастбище площадью в сотню гектаров, где обычно выпасают 20–25 овец, только после создания лесозащитных полос черного саксаула можно выпасать уже 50–60 овец. А суммарный эффект от всего комплекса мероприятий по улучшению пастбищ оценивают следующими цифрами: урожайность кормовой массы возрастает в 3–10 раз, там, где вырастало три центнера кормов на каждом гектаре, теперь вырастает 10–18, а то и 30 с лишним центнеров; чистая прибыль от выпаса животных на улучшенных пастбищах увеличивается в 4–6 раз.
Электричество против соли. Молекулы поваренной соли в воде распадаются на ионы — на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Напомним, что ионы — атомы, у которых нет полного комплекта электронов на орбите или, наоборот, на орбите умещается лишний электрон. Такой атом-ион не ведет себя как электрически нейтральная частица, он уже есть частица с избыточным электрическим зарядом — положительным, если не хватает электрона, и отрицательным, если есть лишний. Значит, под действием электрических сил ионы придут в движение подобно тому, как движутся клочки бумаги к натертой, наэлектризованной расческе. Ну а это, в свою очередь, означает, что, если залить минерализованную, то есть соленую, воду в сосуд, вставить в него два электрода и подвести к ним постоянное напряжение, ионы соли будут двигаться в растворе по направлению от одного электрода к другому.
Положительные ионы натрия, выпавшие из поваренной соли, то есть из хлористого натрия, как уже отмечалось, имеют положительный заряд и поэтому будут двигаться от положительного электрода (одноименные заряды отталкиваются) к отрицательному (разноименные заряды притягиваются). Ну а отрицательные ионы хлора пойдут от отрицательного электрода к положительному. Чтобы повысить эффективность процесса, ванна разделяется на камеры электрически активными полупроницаемыми мембранами (ионитами), пропускающими ионы солей только противоположного знака. При включении электрического тока ионы солей начинают движение в соответствии со знаком своего заряда, и в четных камерах концентрация солей будет уменьшаться (происходит опреснение), в нечетных увеличивается. Этот метод называется электродиализом, одна из его разновидностей — электрофорез — используется в медицине для введения некоторых лекарственных препаратов через кожу.
На использовании электродиализа основана работа сравнительно небольшого экспериментального образца опреснителя МВУ-0,1, созданного в Институте пустынь. Он опресняет в сутки 100 литров воды и предназначен для водоснабжения небольших групп людей — геологических или иных экспедиций, чабанских бригад, их семей. Исходная соленость воды, поступающей в опреснитель, может достигать 15 граммов на литр — почти такова соленость воды в Каспии. Конечная минерализация — 1,5 грамма на литр, на вкус такая вода воспринимается почти как пресная. Важное достоинство опреснителя состоит в том, что он получает электроэнергию от небольшого серийного ветроэлектрического агрегата мощностью 100 ватт, а в период безветрия — от аккумуляторных батарей. Когда есть ветер и ветроагрегат дает ток, он не только питает опреснитель, но и подзаряжает аккумуляторы, так что вся опреснительная установка может работать непрерывно. Уже строятся электродиализные опреснители, имеющие в несколько раз большую производительность, а также опресняющие в два раза более соленую воду, которой особенно много в пустыне. Наиболее перспективным считают опреснение методами электродиализа дренажных вод, то есть тех вод, которые удаляются с орошаемых полей, чтобы предотвратить их засоление. Опреснить такую воду сравнительно просто: ее соленость составляет примерно пять граммов на литр. А общее количество дренажных вод, которые сейчас в основном не используются, достаточно велико — примерно пять кубических километров в год, четверть того количества, которое берут от Сырдарьи все ее оросительные системы.
На песке как на воде. Жители районов, часто затапливаемых водой, строят свои дома на сваях, приподнимая жилища на два-три метра. Оказалось, что такие свайные постройки нужны не только в заболоченных местах, но и в пустынях: они помогают избавиться от песчаных заносов. Исследуя механизмы выдувания песка, ученые пришли к выводу, что если поднять строение над песком, то пространство под ним будет сильно продуваться ветром и опасность заносов практически исчезнет. Кстати, идея свайных построек была принята зимовщиками Антарктиды и избавила их от крайне опасных снежных заносов.
Чем проклеить пустыню. Есть несколько способов успокоить, угомонить подвижные пески, закрепить их на месте. Грубый, но верный способ — просто чем-нибудь накрыть песок, скажем, большими крупноячеистыми сетками из дерева или даже железобетона. Задача такой сетки состоит в том, чтобы два-три года удерживать песок на месте. За это время посеянные на закрепленном участке песколюбивые растения пустят достаточно глубокие корни и дальше сами не дадут песчаным волнам гулять по пустыне. То есть механическая защита, механическое закрепление песков, которое иногда применяется в чистом виде, как правило, служит прологом к самому эффективному способу закрепления — фитомелиорации, то есть созданию искусственных зеленых насаждений.
Но если сеткой нужно удерживать пески лишь некоторое время, то нельзя ли вместо железобетона или дерева применить что-нибудь попроще? Что-нибудь не столь громоздкое и дорогое? И вот появляется прекрасная идея — проклеивать песок, покрывать его каким-либо вяжущим, скрепляющим составом, который создаст на поверхности корочку, не позволит ветру оголить брошенные в песок семена, даст им возможность прорасти и укорениться. Изобретательные люди пробовали, и небезуспешно, проклеивать песок глинистыми растворами, смесью битума и нефти, смолами.
Известно немало конкретных примеров, когда такие методы приносили реальный успех. Так, для защиты от песчаных заносов железнодорожных путей в одном из районов на западе Туркменистана были высажены полосы деревьев и кустарников, причем песок сразу же после высеивания в него семян заливался двадцатипроцентным битумным раствором. Контроль показал, что на закрепленном таким образом участке всходы появлялись уже на четвертый день, без всякого труда пробивая само защитное покрытие. Их было в десять раз больше, чем на соседнем участке, который для контроля оставляли без защитного покрытия.
Измерения показали, что под слоем жидкого битумного раствора, пропитавшего песок примерно на полтора сантиметра, влажность песка всегда в полтора раза выше, чем на незащищенном участке. Защитный слой препятствует испарению влаги. Но в то же время осадки прекрасно просачиваются в пробелы, которые, конечно же, имеются в покрытии. Температура в песке под покрытием оказалась на несколько градусов выше, что благоприятно влияет на прорастание семян и развитие корневой системы. Повышение температуры можно объяснить тем, что черный битумный раствор способствует поглощению солнечной энергии.
В последние годы проведены успешные эксперименты по проклеиванию песков полимерными растворами. Например, жидким латексом или нерозином, полученным из эстонских сланцев, или, наконец, специально разработанными для защиты песков полимерами, как их называют, группы К, которые могут быть синтезированы из местного природного газа. Особо хочется отметить, что многочисленные новые покрытия предварительно тщательно исследуются в лаборатории и только потом передаются для полевых испытаний.
Для иллюстрации можно вспомнить работу по лабораторному испытанию покрытий К-6 и К-9. Исследовалась корка, которая образуется в песке при разных концентрациях полимерных растворов и при разном их количестве, выливаемом на песок. Наиболее интересными оказались покрытия при расходе растворов в два и три литра на квадратный метр песчаной поверхности. Для этих концентраций были проверены такие факторы:
механическая прочность покрытий, то есть давление, которое они могут выдержать до момента резкого продавливания; оказалось, что оно равно 10–12 килограммам на квадратный сантиметр;
глубина проникновения раствора в песок — при разных концентрациях она получается различной, но в среднем раствор проникает на два сантиметра в глубь песка примерно за две секунды;
возможность прорастания семян через покрытие; выяснилось, что оно практически не мешает развитию растений;
прочность покрытия, его устойчивость при сильном ветре, который вместе с песком старается разрушить любой твердый предмет, как напильником снимает с него поверхностный слой; полимерные покрытия выдержали и этот экзамен, многочасовые продувания в аэродинамической трубе потоками воздуха, смешанного с песком, не привели к заметному истиранию полимерной защиты; килограммовый образец образовавшейся песчано-полимерной тверди после дня интенсивной продувки лишь на несколько граммов уменьшил свой вес.
Лабораторные испытания защитных покрытий — всего лишь маленький эпизод в работе Института пустынь, но он чрезвычайно характерен для нынешнего научного подхода к любому делу.
Сюрпризы климата. Изучение климата слагается не только из глубоких обобщений и математических построений, необходимых для прогнозов, но также из неприметной кропотливой работы по регулярному наблюдению за погодой. Погода во всех краях и во все времена умеет удивить человека отклонениями от привычных для него условий. И конечно, бывали подобные отклонения в жарких и засушливых среднеазиатских пустынях. Так, хорошим дополнением к распространенному представлению о вечном теплом климате региона может служить зима 1968/69 годов, когда в некоторых районах Каракумов температура доходила до минус 36 градусов. Наблюдались и очень сильные отклонения в количестве осадков. Так, в районе города Гасан-Кули как-то в течение дождливого дня выпало 79 миллиметров воды, в то время как месячная норма для этого района всего 8 миллиметров. То же самое наблюдалось в 1929 году недалеко от Ашхабада, в Фирюзе, там за месяц выпало 90 миллиметров осадков при месячной норме 9. Да и сама туркменская столица помнит щедрость дождевых туч, даже чрезмерную, — в 1910 году из-за сильных ливней улицы города оказались буквально затопленными, а селевые потоки просто смыли железнодорожное полотно на многокилометровом участке.
Но особенно интересно, что наблюдаются не только кратковременные отклонения от средних величин, но и стабильные, например, в течение целого года. Так, в одном из засушливых районов в предгорьях Копетдага как-то за год выпало 564 миллиметра осадков при среднегодовой норме 250 миллиметров. А в прикаспийских песках в районе Красноводска годовой уровень осадков колеблется от 33 до 228 миллиметров. О подобных климатических сюрпризах приходится думать ученым, занимающимся самыми разными проблемами освоения пустынь, но главным образом тем, кто занят земледелием и животноводством. Поэтому в Институте пустынь ведется очень серьезный и подробный учет погодных условий для дальнейшего анализа и рекомендаций практическим работникам.
«Фабрика удобрений». Город Керки, небольшой районный центр на берегу Амударьи, хорошо известен каждому, кто следит за успехами в освоении среднеазиатских пустынь. Там сделано ответвление от Амударьи, дающее начало знаменитой тысячекилометровой Каракум-реке — Каракумскому каналу имени В. И. Ленина. Мы уже обращали внимание на то, что Амударья — одна из самых мутных рек в мире, в районе Керки, в частности, ее воды ежегодно проносят 240 миллионов тонн песчаных и илистых частиц. Если бы мы захотели полностью очистить речную воду, погрузить весь ил и песок на железнодорожные платформы и вывезти их куда-нибудь подальше, нам понадобился бы железнодорожный состав длиной почти в 100 тысяч километров. Он мог бы более чем два раза обогнуть земной шар.
Хорошо известно, как влияют илистые фракции на течение самой реки, нередко заставляя ее менять русло. Ну а для канала илистые фракции совсем неприятны: они засоряют, заиливают, как принято говорить, и основное его русло, и особенно более мелкие рукава и арыки. Их расчистка становится серьезнейшей проблемой, требует немалых сил и средств.
Вполне возможно, что у кого-либо сразу появится радикальная идея — фильтровать воду, впуская ее в канал полностью очищать от песка и ила. Подобное предложение, не говоря уже о том, что реализовать его не так-то просто, нельзя признать удачным. Потому что мелкие фракции ила, частицы диаметром в тысячные и даже десятитысячные доли миллиметра, ценнейший продукт для образования плодородной почвы на новых орошаемых землях. Поэтому не случайно говорят: «Амударья — фабрика удобрений». Задача ставится так: нужно задержать крупные частицы, которые несет амударьинская вода, и беспрепятственно пропустить частицы мелкие, ил.
Амударьинская вода входит в канал по четырем рукавам, играющим роль фильтров, — вода в них несколько отстаивается, а оседающие на дно песок и ил удаляют земснаряды. Но обсуждаются идеи иных систем водозабора, в частности, двухслойного, когда вода будет идти в канал как бы с двух вертикальных уровней. В результате появятся вертикальные перемещения воды, они будут участвовать в формировании потоков, благодаря которым мелкие илистые фракции в значительном количестве пойдут в канал, а более крупные будут удаляться. Как видите, проблема самого водозабора для орошения тоже не так проста, и взять воду из реки далеко не все, даже когда ее много. Нужно взять воду в таком виде, чтобы по возможности не создавать лишней работы тем, кто эксплуатирует канал, и одновременно донести до полей ценные илистые фракции.
Пастушество как точная наука. Казалось бы, чему может ученый научить пастуха, который не только сам много лет ходит за стадами, знает повадки всех и всяких кустиков и трав, но и вобрал в себя опыт многих пастушеских поколений. Но оказывается, что скрупулезное исследование такой на первый взгляд прозаической вещи, как выпас овец на пустынных пастбищах, дает удивительные результаты, в итоге они оборачиваются заметным и совершенно бесплатным приростом продукции животноводства — мяса, молока, шерсти, каракульских смушек. Научный подход, точные количественные оценки вместо интуитивных и здесь демонстрируют свою силу.
В географической литературе в последнее время появился термин «техногенные подвижные пески» или, что почти то же самое, «антропогенные подвижные пески». Термины говорят о том, что процесс опустынивания, исчезновение растительности и образование вместо закрепленных песков подвижного песчаного покрова может вызываться не только стихиями, но и деятельностью человека. Так, фотографирование из космоса показало, как в ряде районов пустынь Тар в Индии и Сахель в Западной Африке развивается процесс опустынивания из-за того, что там слишком интенсивно выпасали скот. Недальновидные овцы поели сначала всю траву, потом взялись за уничтожение кустарников, и закрепленные пески превратились в подвижные. Известны случаи, когда зеленая защита песков начинает погибать из-за уничтожения ее главной опорной силы, из-за слишком интенсивной порубки деревьев, которые местными жителями используются на дрова. Уничтожить растительность, закрепляющую пески, можно довольно быстро: из-за интенсивного выпаса она может полностью исчезнуть за два-три года. А вот восстановить зеленый покров, создать насаждения, которые могут остановить подвижный песок, — дело значительно более долгое, на него обычно уходит лет десять, а то и все двадцать.
Внимательно наблюдая, в каких количествах и в какой последовательности овцы поедают те или иные растения, ученые пришли к выводу, что меню, которое они себе выбирают, прежде всего зависит от времени года. На долю кустарника летом приходится примерно двадцать процентов всей поедаемой растительной массы, а зимой — примерно сорок процентов. Одновременно выяснилось, что для каждого вида кормовой растительности можно назвать допустимый порог поедания: если реальное потребление его превышает, растительность быстро и необратимо исчезает. Обычно без особого ущерба можно допустить поедание 60–65 процентов всей поверхностной растительной массы. А вот незначительное, всего на 10–15 процентов, превышение этой пороговой нормы уже недопустимо.
Собрав большое количество информации, тщательно проанализировав ее, ученые разработали систему оптимального использования пастбищ. В нее, в частности, входит так называемый пастбищеоборот когда некоторые участки в основном используются летом, а другие — весной и производится строгое чередование весенних и летних пастбищ. Кроме того, предусматриваются короткие периоды отдыха пастбищ, что в итоге позволяет получить с них значительно больше кормов, чем при непрерывном выпасе. Обнаружилось и то, что слишком длительный отдых тоже вреден. Из-за него урожайность кормов снижается, кое-какие растения совсем исчезают, поверхностный слой почвы превращается в твердую корку, покрытую мхами и лишайниками. Видимо, овцы не только пользуются продукцией пастбища, но сами помогают ему, например, рыхлят землю копытами. Эта работа еще раз напоминает нам, что в природе все должно развиваться гармонично, для нее выгодна определенная согласованность всех обитателей и пользователей.
Из космоса виднее. Люди старшего поколения, на глазах которых всего двадцать с лишним лет назад начиналась космическая эра, не могут без волнения наблюдать прогресс космонавтики. Первый в мире советский искусственный спутник Земли имел массу 87 килограммов, сейчас на орбиту выводятся аппараты с массой в десятки тонн. Аппаратура на первом спутнике главным образом сигнализировала о том, что он жив и где находится, на нынешних космических аппаратах стоят приборы, которые исследуют радио- и гамма-излучение далеких галактик, в мельчайших подробностях исследуют земную поверхность. От уникальных космических экспериментов мы перешли к массовым работам, широкому использованию космических средств в самых разных областях науки и техники. Перешли к работающему космосу и даже будничному в хорошем смысле этого слова.
Вот перед нами небольшая книжечка, выпущенная в Институте пустынь, «Методические указания по использованию космических снимков для составления и корректировки тематических карт в зоне пустынь». Просматривая ее, нетрудно убедиться, как много информации можно извлекать из космических снимков, выполненных разного рода специальными методами. Можно оценивать температуру почв, содержание в них органического вещества, степень заболоченности и засоленности. С орбиты получают богатейшую гидрологическую информацию: точные данные о береговой линии морей, озер, водохранилищ, о площадях, занятых дренажными, то есть сброшенными с полей промывочными или просто засоленными водами, о процессах переформирования речных русел, зарастания или заиливания каналов, о том, как формируется речной сток или водный режим такыров. Информация о пастбищах отражает состояние отдельных видов растений, их динамику под действием природных факторов и деятельности человека.
«Методические указания» знакомят нас со справочными графиками так называемой спектральной яркости различных растений и почв пустыни, полученными в комплексных наземных, самолетных и космических исследованиях. Графики показывают, как изменяется яркость тех или иных объектов, если фотографировать их в разных участках светового спектра. Если с помощью светофильтров снимать только красное излучение объектов, или только синее, или только желтое.
Мы видим, в частности, что черный саксаул, его крона, по-разному отражает свет в разные сезоны — в начале апреля яркость саксаула постепенно и равномерно растет по мере перехода от коротковолновой части спектра к длинноволновой, то есть от фиолетовых и синих тонов через зеленые и желтые к красным. В конце мая отражение в области красных тонов несколько усиливается, а в октябре очень резко. Кроме того, на майских и октябрьских снимках появляются своего рода резонансные участки — заметно, особенно в октябре, растет поглощение в области световых лучей, которое соответствует желтому цвету. И в то же время уменьшается, опять-таки особенно сильно в октябре, отражение несколько более оранжево-красных цветов.
Подобные графики можно смело назвать космическими фотопаспортами. Они приводятся в «Методических указаниях» для многих растений — фисташковых и абрикосовых деревьев, кандыма, полыни, осоки, солянки, для самых разнообразных почв и различных их состояний — солончаков, орошаемых полей с сероземной или коричневой почвой, такыровидных образований. Есть фотопаспорта и для почв ряда зарубежных пустынь. Так, характер отражения света различных цветовых тонов оказывается совершенно разным у песков австралийской Большой пустыни, у Большого Эрга в Сахаре, у отдельных районов Каракумов.
«Методические указания по использованию космических снимков» напоминают нам, что дешифровка их дело непростое, требующее глубоких знаний предмета. И о том, какой огромный диапазон информации мы получаем в наши дни от работающего космоса.
Требуются Мичурины. Известный советский селекционер Иван Владимирович Мичурин всю свою жизнь посвятил выведению новых сортов, главным образом плодово-ягодных растений — кустарников и деревьев. Основной смысл такой селекционной работы состоит в том, чтобы, скрещивая уже имеющиеся сорта или дикие природные растения и тщательно изучая их потомство, отбирать из вновь полученного ассортимента то, что обладает некоторыми более ценными свойствами, чем сами родители. Например, дает больше плодов или лучше переносит холод и поэтому может произрастать в более северных районах.
Селекцией — точно это слово переводится как «отбор» — земледельцы занимаются испокон веков. Но раньше отбор наилучших сортов шел стихийно в результате случайного скрещивания. В наше время проводится научная плановая селекция. Селекционеры знают, какие растительные формы дадут будущему гибриду те или иные конкретные признаки и, виртуозно варьируя исходные сорта, планомерно движутся к определенной цели. Они пользуются самыми последними достижениями биологической науки как в теоретическом плане — в понимании молекулярных механизмов наследственности, так и в части экспериментальных методов и использования совершенной измерительной техники.
Успехи селекционеров просто поразительны. Они в буквальном смысле слова сконструировали массу новых сортов, использование которых в сельскохозяйственном производстве дает огромные прибавки к урожаям.
Селекционная работа коснулась и обогатила практически всех прирученных представителей растительного мира: пшеницу и яблоню, картофель и виноград, дыни и кукурузу. Теперь настала очередь пустынных растений.
Раз можно улучшать пастбища пустыни, вспахивать почву, добавлять растительный покров, создавать лесозащитные полосы, значит, нужно улучшать и сами растения, создавать их новые сорта. Какие требования предъявить к новым сортам? Их должна отличать большая продуктивность, то есть большее количество зеленой массы, необходимой скоту. Другая цель — более высокая питательность: бóльшее содержание в растениях ценных для животного белковых продуктов. Есть и специфические требования, связанные со средой обитания, — растение должно экономно расходовать влагу и при высыхании сохранять кормовую ценность.
Некоторая работа по улучшению пастбищных сортов уже проведена, но особенно интересны планы селекционеров. Они выбрали несколько наиболее перспективных растений. Среди них и черный саксаул. Работая с ним, селекционеры должны решить некоторые необычные задачи. Нужно вывести сорт саксаула, в ветвях и побегах которого было бы меньше солей, чем у нынешних растений. Дело в том, что из-за сравнительно большого содержания солей в ветвях дерева животные не очень жалуют его в те времена года, когда саксаул мог бы их неплохо подкормить. Внимание селекционеров привлекают еще два качества будущего идеального дерева — его низкорослость и, как принято говорить, древовидность: нужно создать дерево такой формы, с такой конфигурацией ветвей, чтобы животному легко было до них добраться. А то сейчас сильно скрученные и высокие ветви саксаула в большей части просто недостижимы для животных, разве только для верблюда. Как говорит пословица, близок локоть, да не укусишь.
В числе растений, намеченных для селекционной работы, есть кустарники и травы. У некоторых видов полыни предполагается уменьшить содержание горьких и пахучих веществ, из-за которых растение представляет для овцы не очень-то вкусное блюдо. У других растений нужно уменьшить колючесть, чтобы они пошли в пищу овцам, а не только верблюдам, которые, как известно, и колючкой сыты.
Для всех растений пустыни, с которыми селекционеры будут вести работу, составлены таблицы, где имеются две колонки; в одной записаны самые разные характеристики растения, существующие сегодня, в другой — характеристики, которые планируется получить к определенному сроку. Цифры в колонках встречаются весьма любопытные. Очень распространенная трава изень, дающая в диких природных условиях три центнера сухой массы с гектара, будет после не очень продолжительной селекционной работы давать 12–17 центнеров, а после более длительной селекции — до 20. Значит, на участке, который сегодня кормит одну овцу, можно будет выпасать трех-четырех животных. А может быть, количество их удастся еще увеличить. Потому что кормов станет не только больше, они станут питательней — вместо 8–12 процентов белковых веществ в нынешнем растении их будет 13–15, а затем и 15–16. И семян каждое растение будет давать в два, а затем и в три раза больше. При этом будут создаваться два основных сорта изеня — один рассчитанный на песчаные почвы и районы, где выпадает 110–160 миллиметров осадков, а другой — для районов с глинистыми почвами и уровнем осадков в 150–350 миллиметров.
Одновременно с формированием продуктивных характеристик растения селекционеры будут решать и другие задачи: создавать такие сорта, семена которых могли бы храниться сравнительно долго. У многих растений пустыни они после года хранения практически полностью приходят в негодность. Есть над чем поработать, улучшая такие качества семян, как равномерность созревания и процент всхожести. К сожалению, в этом отношении семена многих растений пустынных пастбищ оставляют желать много лучшего. Время их созревания слишком растягивается — семена дают ростки в различное время, а большой процент их вообще не дает всходов. Ясно, что характеристики нужно улучшать, если мы хотим улучшать сами пастбища, искусственно засевать их травами, выращивать кустарники и деревья. Словом, если хотим вести активную агротехническую политику на пустынных пастбищах.
А мы, конечно же, хотим, тем более что с каждым днем все лучше понимаем, как именно это нужно делать. Все эти вопросы решаются в недавно созданном селекционном центре в системе Института каракулеводства Министерства сельского хозяйства СССР в Самарканде.
Пропуская воду через сито. На первый взгляд может показаться занятием совершенно бессмысленным — пропускать воду через сито. Но, оказывается, такая операция широко используется и в живой природе, и в технике. Причем операция «просеивания» воды может давать большой эффект: все дело в том, какая вода и какое сито. Возьмем такое сито, как тоненькая, толщиной около микрона, мембрана так называемых клубочков, представляющих основной элемент почки высших млекопитающих, в том числе и почки человека. Подобное «сито» есть основа рукотворных опреснителей минерализованных вод, использующих метод обратного осмоса, или, как его часто называют за рубежом, метод гиперфильтрации, то есть сверхфильтрации.
Важный элемент установок, использующих метод гиперфильтрации, — это «сито», которое пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы соли. Было перепробовано много разных материалов для изготовления наиболее мелкого «сита», испытывали и различные полимерные пленки, и всевозможные их комбинации. Но пока удовлетворительные результаты получены с фильтрами на основе целлюлозы.
Многие специалисты считают метод обратного осмоса одним из самых перспективных для опреснения минерализованных вод пустыни и даже для более соленой морской воды. У метода могут быть блестящие перспективы, если учесть, как много кандидатов на роль «молекулярного сита» ожидает своей проверки. Да и сам механизм отделения солей этим методом далеко не ясен: есть три разные гипотезы, объясняющие процесс, и у каждой из них находятся активные сторонники. А там, где нет полной ясности, вполне возможны новые открытия, они часто следуют по пятам за глубоким пониманием существа дела.
Несмотря на то, что изучение самого процесса гиперфильтрации продолжается, метод уже используют в экспериментальных опреснительных установках. Приведем некоторые данные об установке производительностью около пяти тонн пресной воды в сутки. В ней несколько опреснительных секций, в каждой из которых 100 параллельных трубок диаметром 13 миллиметров и длиной 2,4 метра каждая. В установке две ступени. Одна производит предварительное опреснение, снижая соленость воды с 35 граммов на литр до примерно 2 граммов, получается вполне пригодная для питья солоноватая вода, но еще не пресная. Ее можно направить во вторую секцию, где соленость будет доведена почти до нуля. Такая вода, как и дистиллированная, на вкус может показаться даже слишком пресной, так как в нашей питьевой воде есть все же некоторое количество растворенных солей.
Дешево еще не значит выгодно. «Я не так богат, чтобы покупать дешевое», — любят говорить англичане. И если не делать из дешевизны культа, не фетишизировать поговорку, то можно найти вполне реальные области применения образованного из нее парадоксального правила: чем дороже ты платишь, приобретая что-либо, тем дешевле оно тебе в итоге обходится. Экономисты сказали бы об этом более строго — в ряде случаев большие начальные капиталовложения вполне целесообразны, так как они быстро окупаются. А экономия на начальных затратах в итоге нейтрализуется убытками. Эти очевидные истины можно смело отнести к созданию некоторых систем орошения.
Казалось бы, самое простое и выгодное — отвести воду от главного канала такими же прорытыми в песке или глине малыми каналами и по арыкам подвести ее прямо на поля. Но если подключить к обсуждению проблем орошения самую великую науку — математику, то окажется, что простые и дешевые малые каналы нередко обходятся слишком дорого. И наоборот — более дорогие по первоначальным затратам системы полива в итоге стоят значительно дешевле. Причины все те же — в сети каналов, распределяющих воду по полям, велика фильтрация, много воды уходит в почву вне полей и растениям достается мало. Но даже та вода, которую мы выливаем на поле, достается самому растению не целиком — она и здесь испаряется, уходит в участки почвы, куда не дотягиваются корни. И вот появляются системы полива, требующие значительных первоначальных затрат, но в итоге дающие большую экономию воды. А значит, позволяющие тем же количеством воды оросить большие территории. От магистрального канала воду к полям проводят по бетонированным водоводам или по трубам. Есть даже системы, где к каждому растению вода подводится по небольшим пластмассовым трубочкам без всяких потерь прямо в то место, где развиваются корни. Широко применяются дождевальные аппараты. Получив воду из канала, они доставляют ее растениям по трубам, а потом по воздуху именно так, как делает сама природа, поливая землю дождем.
Хочется заметить, что и в таком на первый взгляд простом деле, как полив растений, тоже нужна большая наука, нужны тщательные исследования. Экономия воды, рациональная доставка ее к корневой системе растения — дело исключительной важности. Думается, что если найти оптимальные решения, свести потери к минимуму, то результаты будут эквивалентны постройке еще одного Каракумского канала. А то и двух. Однако, чтобы получить истинную экономию, надо найти по-настоящему оптимальное решение.
В качестве иллюстрации несколько слов о детальных исследованиях в одном из пустынных районов такого бесспорно прогрессивного метода полива, как дождевание.
В них тщательно учитывалось количество влаги, поступившей в дождевальный аппарат, и количество влаги, в итоге попавшей в почву, оценивались потери воды за счет ее испарения «на лету», за счет сноса и перехвата песком во время ветра. Одновременно велись наблюдения за растениями, показавшие, в частности, что хлопчатник при поливе дождеванием цветет на 2–3 дня раньше, а созревает на 18–20 дней раньше, чем при использовании традиционного полива с помощью небольших арыков. И урожай хлопка при дождевании получается на несколько центнеров с гектара больше. Бесспорно достоинство дождевания и в том, что оно позволяет подавать воду растению небольшими дозами, вплоть до так называемых освежающих поливов. Дождевание особо ценно для рыхлых песчаных почв, в которых вода за первый час полива проникает на глубину 15–30 сантиметров.
Казалось бы, все прекрасно и дождевание должно стать основным, а может быть, и единственным методом полива. Однако столь же тщательные исследования показали, что такой дорогой на первый взгляд метод, как полив с помощью переносных капроновых трубопроводов, которые подводят воду прямо к корням каждого растения, в итоге оказывается в два раза выгоднее дождевания.
Водопровод идет в пустыню. Водопровод — сооружение дорогое, его и построить непросто, и материала дефицитного нужно немало. Но когда речь идет о доставке воды в безводные районы, никакие затраты не кажутся чрезмерными. Вспоминается, что было время, когда рабочим серного завода, расположенного в Центральных Каракумах, воду доставляли самолетами. А в Красноводск возили ее танкерами из Баку. Кстати, Красноводск и Небит-Даг сейчас получают часть воды по трубам из большой пресноводной Ясханской линзы. А кроме того, строится водопровод протяженностью в 118 километров, который доставит городам воду Каракумского канала.
Есть трубопроводы, доставляющие воду на пустынные пастбища. Обычно они представляют собой целую разветвленную систему труб, которая позволяет доставить воду не «в точку», а на большую территорию, по которой перемещаются стада.
Водопровод в районе поселка Ак-Су Ашхабадской области уходит на 70 километров в глубь пастбищ, а общая протяженность разветвившейся водопроводной сети более 200 километров. А в совхозе «Ербент» от Каракумского канала строится водопровод для водопойных пунктов на пастбищах, три участка которого, следующие друг за другом, продвинутся в пустыню почти на 220 километров. Разветвленная сеть водопровода общей протяженностью 2852 километра накроет пустынные пастбища огромной «елочкой», принесет живительную влагу на сотни водопойных пунктов. Нужно, правда, сказать, что самая впечатляющая цифра этой системы — общая протяженность водопроводных труб — пока под вопросом. Туркменские физики, тщательно проанализировав геометрию водопровода-гиганта, предложили такую его конфигурацию, которая позволит обводнить примерно ту же площадь сетью труб в два раза меньшей протяженности. И израсходовать при этом на 20 процентов меньше денег.
Осторожно — олени! Так случилось, что из диких животных только олень попал на дорожный знак. Желтый треугольник, обведенный красной каймой, с изображением прыгающего оленя напоминает водителю, что нужно быть внимательным. Нужно смотреть в оба, дабы дикое животное, обитающее в ближайших лесах, не стало жертвой технического прогресса.
Но автомобиль угрожает не только быстроногому оленю. Многие другие животные, в том числе и обитающие в пустынях, не приученные к правилам дорожного движения, могут попасть под колеса. В Туркменистане 65 тысяч километров автомобильных дорог, и недавно зоологи обследовали половину из них, стремясь выяснить, насколько опасен автомобиль для небогатого животного мира пустыни. Оказалось, что 43 вида позвоночных животных могут стать жертвами транспорта. Чаще всего пресмыкающиеся, птицы, крупные млекопитающие, такие, скажем, как лиса или шакал. Всего на дорогах ежегодно гибнет 25 тысяч животных. Правда, некоторые приспособились: шум мотора удерживает их от выхода на дорогу, животные становятся более активными в ночное время, когда интенсивность движения уменьшается. Расчеты ученых помогают эффективнее решать вопросы по охране животных пустыни.
Тренируйтесь в горах. Люди, попадающие в жаркий климат пустынь, довольно долгое время чувствуют себя хуже, чем местные жители, что объясняется вполне определенными физиологическими и биохимическими сдвигами. Исследования большой группы людей, прибывших в пустыню из зоны умеренного климата, показали, что у них в крови долгое время была повышена концентрация натрия и калия. Лишь через два месяца показатели приблизились к тем, которые характерны для местных жителей. Любопытно, что у людей второй группы, до приезда в пустыню примерно полтора месяца живших в горных районах, адаптация к жаркому климату произошла намного быстрее и подтвердилась сравнительно быстрым снижением концентрации натрия и калия в крови.
Сердце держится до последнего. Физиологи и биохимики самым тщательным образом исследуют механизмы приспособления человека и животных к трудным климатическим условиям пустыни и те конкретные изменения, которые происходят в организме под действием высоких температур. Получено немало интересных данных, которые не только рассказывают о поведении организма в условиях перегрева, но и проливают свет на некоторые еще не до конца понятные физиологические и биохимические механизмы.
Установлено, что в почке перераспределение воды между различными фракциями, происходящее под воздействием тепла, зависит от возраста подопытного животного. Что гормоны надпочечников играют важную роль в приспособлении животного к высокой температуре, причем после достаточной тепловой тренировки удаление надпочечников не ухудшает приспособительных характеристик организма. Что высокая температура тормозит окисление и синтез холестерина у молодых и активизирует эти процессы у старых подопытных животных. А длительное пребывание в условиях перегрева сопровождается ухудшением белкового состава тканей у животных всех возрастов.
В числе биохимических сдвигов, сопровождающих длительный перегрев, увеличение содержания магния в мышцах. Это признак того, что высокая температура угнетает, тормозит обменные процессы в тканях. У молодых животных процесс выражен значительно сильнее, чем у старых. Интересно, что у подопытных животных всех возрастных групп концентрация магния в сердечной мышце при перегреве практически не меняется, видимо, это означает, что организм до последнего старается поддерживать нормальное состояние одного из главнейших своих органов. Исследования необходимы для разработки практических рекомендаций, как ускорить и облегчить процесс адаптации к условиям пустыни.
Рыбак учится у огородника. На берегах оросительных каналов и особенно на берегах водохранилищ нередко можно увидеть человека с удочкой в руках: где есть вода, там есть и рыба. В искусственных водоемах постепенно развивается растительность, то есть появляется корм для растительноядных рыб. Кормовую базу можно улучшать, культивируя в водоемах некоторые наиболее продуктивные растения и разнообразную беспозвоночную «мелочь», которую хорошо поедают рыбы.
Один из таких кормовых объектов — микроскопические ракообразные мизиды. Они, питаясь бактериями и водорослями, ко всему еще играют важную роль в процессах очистки воды. Специалисты, занимающиеся разведением рыб в каналах и водохранилищах, не только в деталях изучают, но и направляют многочисленные и взаимосвязанные биологические процессы в водоемах. И точными цифрами оценивают результаты своей работы. Несколько лет назад, говорят они, продуктивность водоемов Туркменистана была довольно низкой: лишь 5–10 килограммов рыбы на гектар водной поверхности. Сейчас показатель увеличился примерно в два раза, а в пределе, считают специалисты, можно будет с каждого гектара водной поверхности добывать в среднем 100 килограммов рыбы. И это в общем-то без каких-либо заметных затрат.
«Байкал» начинается в Каракумах. Есть растения, которые в пищу непосредственно не идут, ни муку, ни крупу, ни сахар, ни масло из них не делают. Но обойтись без них пищевая промышленность не может. Вот лакрица, или, как ее называют, солодка голая. Корни солодки содержат сладковатые вещества, которые придают неповторимый вкус и особую пенистость таким напиткам, как наш «Байкал» или американские кока-кола и пепси-кола.
Но этим далеко не исчерпаны профессии солодки — она незаменима в производстве лучших сортов бумаги, сигарет, косметики, ее используют как лекарственное средство и даже применяют в производстве цветных металлов. Об удивительных достоинствах солодки знали с древнейших времен, и ценилась она всегда очень дорого. Потому что растет солодка далеко не везде, ее природа дарит человеку не так много. Солодке нужно много тепла и, видимо, еще какие-то особые климатические и почвенные условия, которые существуют в очень ограниченных районах планеты. Во всяком случае, многие страны терпели неудачу, пытаясь выращивать солодку, чтобы продавать ее на мировом рынке, где спрос на лакричный корень всегда превышает предложения.
У нас дикая природная солодка растет в поймах Амударьи, Мургаба и других рек. Несколько лет назад были предприняты попытки искусственно выращивать растение опять-таки на территориях, примыкающих к Амударье и затапливаемых во время разливов. Эксперимент оказался удачным, и с культурных плантаций стали собирать во много раз больше ценного растительного сырья, чем давали дикие заросли. При этом выяснилось, что солодка прекрасно чувствует себя на песчаных почвах и, в свою очередь, сама оказывает на них благотворное действие. Разветвленная корневая система скрепляет пески, способствует накоплению в них важных питательных веществ. И через два-три года, когда корень вырастает и его собирают, выдергивая из песка и отправляя для дальнейшей переработки, песчаная почва готова принять многие культурные растения, для которых она еще недавно была совершенно непригодной.
Когда все было проверено на нескольких опытных участках и на огромных плантациях, энтузиасты и смельчаки решились на следующий шаг — солодку стали высаживать в песках, далеких от воды и лишь довольно скромно орошаемых из каналов. Солодка и здесь приживается, дает богатый корень, способствует формированию плодородной почвы даже там, где никакие другие растения не могли бы прижиться. Ныне солодка наверняка может быть допущена к участию в очень строгом конкурсе на право называться пионером освоения песков. Тем более что теперь научились использовать не только корень солодки, но и верхнюю, наземную часть растения применять на корм скоту.
Соленый ветер пустыни. Ученые, изучающие пустыню, исследующие разные аспекты ее освоения, всегда держали ветер в поле своего внимания. Ветер двигает пески, переносит нагретые массы воздуха, способствует похищению из почвы скудных запасов влаги. А теперь ветер все в больших масштабах ведет еще одну малоприятную работу — переносит соль. Значение процесса возросло не потому, что ветер стал сильнее, а потому, что больше стало в пустыне объектов, с которых может происходить вынос соли. Один из главных новых солевых источников — мелеющие берега Аральского моря. Уже сейчас водная поверхность Арала уменьшилась процентов на 10–15, и появились многие гектары покрытых солью песчаных почв, которые недавно были дном моря. Вот и приходится изучать воздушные потоки, которые подхватывают соль, разносят ее и засоляют вполне хорошие пастбища или пашни. И думать о преградах, которые можно было бы поставить на пути соленого ветра пустыни.
Под пленкой — вода. Самый опасный враг открытых водохранилищ и открытых водоводов, в том числе и акведуков, — испарение воды. Процесс испарения в жаркой пустыне идет настолько активно, что, если летним днем поставить на открытом месте ведро воды, то к вечеру уровень воды в нем заметно понизится.
Бороться с испарением, с этим похитителем воды, можно только одним способом: вместо открытых хранилищ и водоемов строить закрытые. Но давайте подумаем, какую роль играет верхняя часть закрытого прямоугольного водовода? Крышка большого металлического бака или перекрытие бетонного бассейна? Все эти детали никакой механической нагрузки не несут и всего лишь защищают воду от пыли, препятствуют ее испарению. Так стоит ли делать верхние покрытия и перекрытия из такого же материала, как сам бак или водовод? Конечно, нет никакого смысла расходовать тонны металла или железобетона для того, чтобы просто укрыть воду от пыли и уберечь от испарений. Для этого достаточно тонкой пленки, например, полимерной.
Правда, первая попавшаяся пленка для таких перекрытий не подойдет — она должна хорошо переносить жару, не плавиться и не рассыпаться под действием солнечных лучей. Опыт показывает, что создание подобной полимерной пленки задача вполне разрешимая и скромный дар химии, бесспорно, будет применяться везде, где нужно уберечь воду от испарения. О том, что это даст, можно судить по такой цифре — в системах орошения чуть ли не 20 процентов воды, если не больше, теряется из-за интенсивного испарения.
Попутно несколько слов об акведуках. У них богатая история, она начинается во времена, которым еще не был знаком железобетон. Уже древнейшие мелиораторы Ближнего Востока строили самотечные водоводы для орошения засушливых земель. И там, где на пути воды попадались непреодолимые неровности рельефа — горы или глубокие впадины — строители прорывали туннели или создавали акведуки — арочные мосты, по которым проходил водоводный желоб.
Первый большой акведук, о котором сохранились достоверные сведения, был построен в Риме за 300 лет до нашей эры, его протяженность была значительной и по нашим меркам: он протянулся на 20 километров. В те далекие времена вода приходила в Рим по 14 водопроводам, один из них имел протяженность около 100 километров, из них 11 километров приходилось на акведуки.
Современные акведуки в последнее время часто можно увидеть в газетах и журналах на фотографиях, иллюстрирующих работы по обводнению пустынь. По песчаным просторам на многие километры тянутся железобетонные желоба, приподнятые над песком на пластинчатых железобетонных стойках. Масштабы строительства удобного и сравнительно экономичного водовода настолько велики, что акведук постепенно становится типичным элементом пустынного пейзажа.
Нынешние акведуки большой протяженности — детище строительной индустрии, освоившей поточное производство железобетонных конструкций. И конечно, результаты работы ученых, занимающихся проблемами уменьшения испарения воды в пустынях.
Зеленый город Шевченко. Многие знают о прекрасном городе, выросшем в пустыне. Город можно смело назвать детищем труда и науки. В числе его главных достопримечательностей не только всемирно известная мощная атомная электростанция, крупный опреснитель морской воды, но и тщательно продуманная система водоснабжения. В городе три водопроводные линии — по одной идет высококачественная пресная питьевая вода, по второй — несколько солоноватая для ванных комнат и полива зеленых насаждений, по третьей — обычная морская вода, используемая для разных технических нужд, в частности для канализации.
В городе проживает более 120 тысяч человек, на каждого из них приходится воды ничуть не меньше, чем на жителя таких городов, как Москва или Киев. В достатке получают воду и зеленые насаждения, а напоить их дело не такое уж простое: взрослое дерево выпивает 5–10 литров воды в час. О том, насколько удается обеспечить водой флору в пустынном городе Шевченко, говорит хотя бы тот факт, что на каждого жителя здесь приходится 45 квадратных метров площади, занятой зелеными насаждениями. Это почти в полтора раза больше, чем в Москве, в два раза больше, чем в славящейся своими парками Вене, примерно в пять раз больше, чем в Нью-Йорке и Лондоне, и в 8 раз больше, чем в Париже.
Вода из «мороженого». Пастухи туркмены издавна старались зимой получать воду, расплавляя лед, намерзший на источниках солоноватой воды, и, таким образом, экономить пресную воду. Из соленой воды лед получается более пресным, чем сама исходная вода, а иногда и абсолютно пресным. Льдины, которые образуются в море, тоже получаются менее солеными, чем морская вода, а с течением времени могут оказаться совсем без признаков соли.
Объяснить эти давно известные явления оказалось возможным лишь после того, как были поняты некоторые тонкие механизмы кристаллизации, в частности, кристаллизации солевых растворов. Идея получения пресной воды путем замораживания соленой легла в основу многих очень интересных методов и установок. С некоторыми только ведутся эксперименты, другие уже работают и иногда имеют многолетнюю историю.
Еще в тридцатых годах молодой тогда научный сотрудник Института географии Академик наук СССР, впоследствии доктор географических наук, профессор Самуил Юльевич Геллер, много путешествовавший по пустыням Средней Азии, предложил и изготовил чрезвычайно простой опреснитель воды. В нем использовался все тот же принцип замораживания соленой воды, с которым ученый познакомился во время своих путешествий. Основой опреснителя была большая бетонированная площадка с гофрированной поверхностью и невысокими бортами. Площадка располагалась с некоторым наклоном, и в нижней части к ней примыкал большой бетонный резервуар. В зимнее время к концу дня площадку заливали соленой водой, которая за ночь вся промерзала. Днем, когда пригревало солнышко, лед начинал протаивать. При этом сначала с бетонированной площадки стекала соленая вода и на ребрах гофрированной поверхности оставалась практически пресная льдина. При этом необходимо проследить за стекающей водой для того, чтобы после вытекания соленой не пропала бы пресная.
Подобные опреснители, отличающиеся завидной простотой, в то время получили некоторое распространение, они работали в ряде населенных пунктов, уменьшая потребности в привозной пресной воде.
Ясно, что такие опреснительные установки могут работать в течение сравнительно короткого времени года, когда ночью температура воздуха опускается ниже нуля и соленая вода промерзает (она, кстати, замерзает при температуре минус один-два градуса), а днем температура достаточно высока, чтобы лед протаивал. Не говоря о том, что подобное сочетание ночных морозов и дневной жары бывает далеко не во всех районах, нуждающихся в пресной воде. Нельзя считать радикальным решением и другую похожую технологию, когда лед в течение всего холодного периода намораживают в большие глыбы, их закрывают теплоизоляцией, а в более жаркий период постепенно расплавляют.
И все же получение пресной воды из «соленого мороженого», из замерзших, превратившихся в лед минерализованных вод, имеет так много достоинств, что процесс лег в основу новых промышленных методов, иногда довольно сложных и всегда остроумных и эффективных. Во всяком случае, по затратам энергии на литр полученной пресной воды они оказываются выгодней, чем классическое выпаривание, дистилляция, применяемые столь широко. Рентабельность связана с тем, что довести воду до замерзания проще, чем до кипения, и требуется на это меньше калорий: от комнатной температуры в 20 градусов до замерзания, до нуля, значительно ближе, чем до 100 градусов, до кипения. К тому же получение льда не влечет за собой столь неприятный процесс, как образование накипи, удаление которой доставляет массу хлопот на всех дистилляционных опреснителях. Коротко говоря, опреснители, использующие замораживание соленых вод, возможно, станут одним из самых распространенных типов, если удастся создать достаточно простые и надежные их конструкции.
Один из новых методов, на основе которого уже построены опытные установки, связан с процессом замораживания соленой воды путем ее испарения в вакууме. Известно, что если понизить давление над поверхностью воды, то она кипит при более низких температурах. При достаточно низком давлении, то есть в относительном вакууме, вода кипит при нуле градусов, то есть при температуре замерзания. И за счет затрат энергии на образование паров оставшаяся часть воды превращается в лед. Практически, испаряя в этих условиях литр воды, можно около семи литров превратить в лед.
Другой метод — прямое замораживание соленой воды вторичным хладагентом. Один из вариантов реализации метода выглядит так: через воду пропускают жидкий бутан, который, как известно, кипит при очень низкой температуре. Кипящий бутан охлаждает воду и замораживает ее. Из получившегося водяного льда получают пресную воду, а сжатые компрессором пары бутана при повышенном давлении конденсируются, вновь превращаются в жидкость, которая опять может быть использована для получения льда. Процесс организован очень экономно, так, чтобы при любых преобразованиях по возможности использовать имеющуюся энергию. Пары бутана, конденсируясь, отбирают холод у льдинок воды и расплавляют их.
И наконец, еще один метод — газогидратный процесс замораживания. Некоторые углеводороды при вполне определенном давлении и температуре образуют так называемые кристаллогидраты: одна молекула данного вещества присоединяет к себе от семи до восемнадцати молекул воды. Ну а дальше, как говорится, дело техники — нужно лишь отделить и промыть кристаллогидраты, разложить их на газ и воду, газ возвратить в цикл, а воду направить потребителю.
Три последних процесса даже при ультракоротком и сверхупрощенном их описании, бесспорно, производят впечатление чего-то очень сложного и громоздкого. Разве сравнишь их с милым и простым испарением воды или намораживанием льда за счет ночного холода? Однако нужно сказать, что все три процесса тщательно изучаются специалистами, на их основе строятся и уже эксплуатируются опытные установки. Можно не сомневаться, что самые новые эффективные и совершенные системы опреснения воды со временем тоже найдут широкое практическое применение, какими бы сложными ни оказались используемые в них физические процессы. Ибо для многих районов земного шара опреснение соленых вод продолжает оставаться проблемой номер один.
Орошаемые земли и автомобиль. Такыры — весьма распространенный элемент пустынного ландшафта. Одна из главных особенностей больших глинистых участков — это их, как говорят специалисты, равнинность. Такыры — образования совершенно плоские, лишь иногда немного наклоненные. При этом вода с такыров никуда не уходит. И в то же время она почти не проходит сквозь глинистые почвы, которые очень плохо поглощают влагу, и после дождя вода просачивается лишь на глубину в несколько сантиметров. Поверхность такыра покрывается густой липкой грязью, которая, правда, быстро высыхает, оставляя растрескавшуюся глиняную корочку. Такыры издавна используются для сбора появляющихся после дождя или снега пресных вод. При этом такыры выполняют, по сути дела, роль огромных воронок.
Но возможно и иное использование такыров — непосредственно для земледелия. На Небитдагской агролесомелиоративной станции Института пустынь были проведены серьезные исследования, направленные на то, чтобы превратить такыры в плодородные земли. На такырах создавали рощи саксаула, виноградники, пастбища, бахчи с великолепными арбузами и дынями. И все это на участках с очень небольшим количеством осадков и без какого-либо искусственного орошения. Результаты получались просто-таки великолепные и по надежности выращивания растений, и по урожайности. На такыровидных почвах собирали до 20 центнеров столовых арбузов и до 16 центнеров дынь с гектара. Виноградники, разбитые на этих почвах, уже через три года давали с гектара более 5 центнеров винограда. С учетом всех затрат его себестоимость составила 10–15 копеек за килограмм. Прекрасно вырастали на такырах фисташковые деревья и шелковица. А в посадках черного саксаула через три-четыре года получали с гектара до 12 центнеров биомассы, идущей на корм скоту, и еще больше древесины, которую можно использовать для отопления. Кроме того, в пространстве между деревьями вырастает много разнообразной травы, которая тоже дает 10–15 центнеров кормовой массы.
Каким же образом вырастают все эти зеленые богатства на пустынных такырах, на которых в естественном состоянии вообще ничего не растет? Что превращает эти мертвые образования пустыни в плодородные плантации? Конечно, все это делает вода, которая благодаря изобретательности человека не испаряется бесполезно, а достается растениям. Практически обводнение такыров осуществляется очень простыми мероприятиями — созданием сети водосборных траншей и борозд. Ими прочерчивают такыр в двух взаимноперпендикулярных направлениях, образуя некоторое подобие арифметической тетради с многометровыми клетками, — рекомендованное расстояние между соседними бороздами в зависимости от конкретных условий лежит в пределах от 6 до 28 метров. Рекомендованная ширина борозд около метра, глубина от 30 до 50 сантиметров.
Если такыр покатый, то борозды делают только поперек стока и поле уже напоминает тетрадь не в клеточку, а в линейку. И вот что еще интересно — во многих случаях такая гидрографическая сеть такыра может быть создана не с помощью канавокопателей или иных специальных машин, а с помощью обычного грузового автомобиля. Тяжело нагруженная машина выезжает на такыр и продавливает своими колесами неглубокие борозды. Машина движется по параллельным «маршрутам», отстоящим один от другого примерно на пять метров. Прочертив все поле бороздами одного направления, автомобиль таким же способом создает перпендикулярные борозды.
Ученые Небитдагской агролесомелиоративной станции провели огромную работу, тщательно исследовали все особенности обводнения такыров. Результаты своих исследований они изложили не только в такой традиционной форме, как научная статья, но еще и в форме менее академической, но чрезвычайно украшающей любое научное исследование. Была составлена «Инструкция по растениеводческому освоению такыров и такыровидных почв на базе местного поверхностного стока». В этой инструкции давались совершенно конкретные рекомендации по выращиванию тех или иных растений и обводнению тех или иных такыровидных образований.
Когда думаешь о достижениях современной науки, исследующей пустыни, об огромном размахе нынешних научных работ и о том большом вкладе, который они вносят в развитие сельского хозяйства, промышленности, ирригации, прежде всего вспоминаешь о людях, заложивших фундамент этой науки. Из многих славных имен бескорыстных рыцарей прогресса, отдавших свои силы и знания освоению пустынных территорий, мне хотелось бы здесь назвать нескольких исследователей, хорошо известных географам всего мира. Это люди, с которыми меня много лет назад свела счастливая судьба и которых я с гордостью называю своими учителями. Более того, мне посчастливилось не только учиться у них, но и немало вместе с ними работать, писать с ними научные статьи и книги, быть участником экспедиций, которые возглавляли эти ученые, участвовать в больших комплексных исследованиях, которыми они руководили.
Михаил Платонович Петров прошел в науке большой путь, отдав пустыне более чем полвека своей сознательной жизни. В 1928 году он, выпускник географического факультета Ленинградского университета, был направлен в Туркменскую ССР и назначен директором Репетекской песчано-пустынной станции. Это было первое в республике научное учреждение, призванное изучать пустыню. С этого момента началась активная и разносторонняя научная деятельность Михаила Платоновича по исследованию пустынь Средней Азии и Казахстана. Ее отражением стали не только более 400 научных трудов, но и множество важных практических дел.
Он был прежде всего крупнейшим специалистом в области физической географии, хотя часто обращался к смежным областям — климатологии, геоморфологии, геоботанике пустынь, проблемам водных и земельных ресурсов. Он очень любил полевые исследования. Несмотря на чрезвычайную занятость, на большую административную работу и общественную деятельность, Михаил Платонович всегда находил время на то, чтобы выезжать в экспедиции. И все его основные труды написаны на основе собственных экспедиционных исследований или, во всяком случае, с широким использованием материалов, привезенных из экспедиций. В разное время им были опубликованы капитальные монографии, снискавшие ученому мировое признание, такие, как «Подвижные пески СССР и борьба с ними», «Пустыни земного шара», двухтомник «Пустыни Центральной Азии» и другие работы. Многие из публикаций были затем изданы за рубежом и стали классикой мировой географической литературы о пустынях.
Михаил Платонович Петров был учителем в самом высоком смысле этого слова. Он не только щедро отдавал ученикам свои знания, но и личным примером воспитывал бескорыстную преданность науке, скромность, принципиальность и честность, столь необходимые в трудном деле добывания научной истины. Он был на редкость сдержанным, спокойным человеком, всегда приветливым и доброжелательным. Я знал его более 30 лет и не могу вспомнить ни одного случая, когда бы Михаил Платонович повысил голос, формулируя задание или разбирая неудачи и ошибки, без которых редко обходится какое-либо большое и новое дело. Незаурядный талант М. Петрова, его высокая культура, удивительное трудолюбие, простота и обаяние снискали ему глубокое уважение. Он был действительным членом Академии наук Туркменской ССР, вице-президентом академии. В память о том, что ученый сделал для республики, его именем названа одна из улиц Ашхабада.
Член-корреспондент Академии наук СССР и Туркменской ССР, доктор географических наук Владимир Николаевич Кунин тоже приехал к нам в республику, закончив географический факультет Ленинградского университета в 1928 году. Участвуя в течение первых двух лет своей работы в знаменитой Каракумской экспедиции Академии наук СССР, Владимир Николаевич главным образом занимался водными проблемами — гидрологией и обводнением пустыни. В дальнейшем его глубоко аргументированные научные труды легли в основу многих конкретных программ освоения пустынных территорий. Его монографии, такие, как «Очерки природы Каракумов», «Местные воды пустынь и вопросы их использования», «Линзы пресных вод пустыни» — глубокие научные исследования, которые внесли большой вклад в практику водоснабжения и обводнения пустынь. Широкая эрудиция, незаурядные организаторские способности, трудолюбие и доброжелательность Владимира Николаевича, пожалуй, главные штрихи к портрету ученого. Много лет он работал в Москве, был директором Института водных проблем Академии наук СССР. И одновременно с этим представлял нашу страну в комиссиях Организации Объединенных Наций, занимавшихся разработкой предложений по международному сотрудничеству в деле охраны окружающей среды. Под руководством В. Кунина и при его непосредственном участии в нашей стране велись широкие исследования по проблеме территориального перераспределения пресных вод, в том числе по проблеме переброски части стока сибирских и северных рек в пустыни Средней Азии и Казахстана. Владимир Николаевич был также талантливым популяризатором науки, он часто рассказывал в широкой аудитории и в массовых журналах и газетах об изучении и обводнении пустынь. Его книга «Каракумские записки» — прекрасный образец популярного рассказа о той роли, которую сыграли ученые в освоении пустынь.
Профессор, доктор географических наук Самуил Юльевич Геллер появлялся в Каракумах еще за два года до окончания Ленинградского университета — он уже в 1926 году участвовал в экспедиции, которой руководил академик Ферсман. И начиная с этого времени вся жизнь Самуила Юльевича была неразрывно связана с изучением и освоением пустынь. Он был человеком предельно скромным, всегда доступным для коллег и учеников, до удивления нетребовательным во всем, что касалось его личных удобств. Он, кстати, довольно быстро изучил и затем в совершенстве знал туркменский язык, до тонкостей понимал природу пустыни, жизнь и быт местного населения. Жители пустыни считали его полностью своим человеком и нередко называли просто «Кумлы», то есть «Пустынник».
Особое внимание С. Геллер уделял вопросам происхождения тех или иных геологических образований, ландшафтным особенностям среднеазиатских пустынь, исследованию древнейших рек и их следов на поверхности пустыни. Участвуя в дискуссиях о происхождении грядовых песков в Каракумах, он выдвинул оригинальную идею их образования за счет деятельности древнейших водотоков. Он также объяснил некоторые удивительные особенности рельефа западной части Средней Азии, такие, как бессточные впадины, которые лежат ниже уровня Мирового океана, и чинки — очень крутые обрывы большой протяженности.
У ученого немало оригинальных работ, посвященных водным ресурсам Каракумов, народному опыту водопользования, методам сбора и сохранения местных пресных вод. Он исследовал также залив Кара-Богаз-Гол как источник минеральных солей — сырья для химической промышленности. Рассматривал возможность использования этого залива как своеобразного регулятора уровня Каспийского моря. Не раз обращался С. Геллер к самым актуальным научным и народнохозяйственным проблемам, в том числе и к проблемам такого масштаба, как судьбы Аральского и Каспийского морей. Он посвятил им последние годы жизни, возглавив экспедиции Института географии Академии наук СССР, ставившие своей целью детально исследовать современную жизнь двух крупнейших водоемов. Ученый выдвинул немало смелых и интересных для практики идей, ко многим из них еще не раз, видимо, будут возвращаться те, кто занимается освоением пустынь.
Свой путь в науке Нина Трофимовна Нечаева начала около 50 лет назад как рядовой геоботаник, исследующий растительность одного из пустынных районов Туркменистана. Сегодня Нина Трофимовна доктор биологических наук, профессор, действительный член Академии наук Туркменской ССР, Герой Социалистического Труда. Ей принадлежит выдающаяся роль в развитии науки о пустынных пастбищах, не говоря уже о том, что Нина Трофимовна Нечаева первая женщина, которая буквально изъездила и прошагала вдоль и поперек все пустыни Средней Азии и Казахстана. Более 200 научных трудов принадлежат ее перу — это монографии, статьи и книги, где не только разрабатываются фундаментальные научные проблемы, но и даются важнейшие практические рекомендации. Ее работы главным образом посвящены экологии растений пустыни, связи ее растительных ресурсов с метеорологическими условиями, улучшению и рациональному использованию пустынных пастбищ. Теоретические работы Н. Нечаевой всегда завершаются важными практическими выводами, которые в итоге широко используются в сельском хозяйстве и животноводстве. Как крупного ученого, новатора Нину Трофимовну Нечаеву знают далеко за пределами нашей страны. Каждый, кому приходилось или сейчас приходится работать с Ниной Трофимовной, навсегда запомнит ее удивительное трудолюбие, высокую требовательность к себе, душевность и горячую заинтересованность во всяком деле, которое она делает. Нина Трофимовна искренне радуется каждому успеху в освоении пустынь, глубоко переживает промахи, неоправданную медлительность, безынициативность. Страстная заинтересованность в деле, в практической ценности научных исследований — черта, характерная и для всей школы Н. Нечаевой, которая уже выпустила на тропу научных исследований более 30 докторов и кандидатов наук.
Нет, видимо, ученого-пустыневеда, который не участвовал бы в экспедиционной работе, но Борис Александрович Федорович в этом отношении наверняка может считаться рекордсменом — он 56 раз отправлялся с экспедициями в пустыни Средней и Центральной Азии, иногда как рядовой исследователь, но чаще как руководитель. Сам же он выбрал свой путь, связал свою жизнь с изучением пустынь, когда более 50 лет назад в первых своих экспедициях общался с академиками В. Обручевым и А. Ферсманом.
Используя комплексные методы исследований, Борис Александрович в своих многочисленных научных трудах — а их насчитывается более трехсот — обосновал появление и накопление огромной толщи песков в Каракумах как результат древнейших наносов Амударьи. Ученый исследовал также роль воздушных потоков в образовании различных песчаных покрытий пустыни, впервые разрабатывал механизмы возникновения различных эоловых форм, их классификацию, выявил и объяснил существующие в различных районах особенности воздействия ветра на песок. Благодаря этим работам Б. Федорович по праву считается основоположником учения о рельефе песков в пустынях нашей страны. Мягкий, отзывчивый человек, Борис Александрович всегда предельно принципиален, когда дело касается научной истины. Несмотря на преклонный возраст, он и сейчас много работает, в частности, готовит научные кадры для разворачивающихся работ в области освоения пустынь.
Названные здесь имена выдающихся советских ученых-пустыневедов ассоциируются не только с глубокими и полезными научными исследованиями. Работа их, как и многих других специалистов самых разных областей, дает нам пример проявления таких замечательных качеств советского человека, как интернационализм, стремление помочь людям, бескорыстно отдать свои силы и знания тем, кто в них нуждается. Географы, врачи, инженеры, геологи, строители, агрономы, транспортники начали приезжать в Среднеазиатские республики уже в первые годы после окончания гражданской войны. Они приезжали в эти жаркие края, сознательно шли на большие трудности и лишения, чтобы помочь народам, которые только что освободились от колониального гнета царской империи, народам, которые, несмотря на свою богатую историю и древнюю культуру, находились в то время на первых ступенях экономического, социального и культурного прогресса. Достаточно вспомнить, что до революции на весь Туркменистан было 56 врачей, меньше 300 больничных коек, в общеобразовательных школах училось всего несколько тысяч человек. Эти цифры производят удручающее впечатление, если сопоставить их с аналогичными показателями сегодняшнего дня — сейчас в нашей республике более 20 тысяч больничных коек, здесь работает около 5 тысяч врачей, в институтах и техникумах учатся 50 тысяч студентов, в школах — более чем полмиллиона учащихся.
В первые послереволюционные годы, когда подавляющая часть населения Средней Азии была неграмотной, находилась в страшной бедности, во власти религиозных предрассудков, когда огромные природные богатства региона просто не были разведаны, особенно остро ощущалась потребность в помощи людей науки. И можно не сомневаться в том, что стремление оказать эту помощь было важнейшей движущей силой, которая привлекла в среднеазиатские пустыни М. Петрова, В. Кунина, С. Геллера, Н. Нечаеву, Б. Федоровича и многих других советских ученых и специалистов. Сегодня рядом с этими именами можно назвать многие имена их учеников — местных ученых, чьи отцы, как правило, не имели представления о науке. И уже приходит в науку, в том числе в пустыневедение, новое поколение национальных научных кадров, молодые люди, получившие блестящее образование в различных центральных или в среднеазиатских вузах и готовые продолжить благородное дело освоения пустынь, начало которому было положено основоположниками и первопроходцами, в трудную минуту протянувшими народам Средней Азии руку товарищеской помощи.
