В центре земного шара

Область неизведанного

От процессов, протекающих в глубинах земного шара, сосредоточенных там полезных ископаемых и источников энергии во многом зависит вся жизнь человечества. Но, несмотря на огромное научное и практическое значение исследования земных недр, несмотря на усилия многих поколений ученых, глубинные части нашей планеты до сих пор представляют своеобразный сборник загадок.

Объясняется это тем, что непосредственно в глубь Земли человек проник на ничтожно малое расстояние — 3670 метров. Это глубина одной шахты («ЭРПМ Майн») по добыче золота в Южной Африке. На большую глубину проникли нефтяные скважины — около восьми километров (в США). А дальше, как отмечает советский геофизик, член-корреспондент Академии наук СССР В. В. Белоусов, «начинается область весьма неопределенных предположений, гипотез и соображений».

Восемь километров… От поверхности же Земли до ее центра в среднем 6371 километр, то есть пройдена всего лишь одна восьмисотая часть радиуса земного шара. Недра нельзя наблюдать с помощью какого-либо инструмента, как, например, наблюдают в телескоп небесные тела; в глубокие недра нельзя пока что послать аппарат, подобно тому, как в космос посылают ракеты… Естественно поэтому, что большая часть наших знаний о глубинных частях Земли получена не путем непосредственного изучения, а в результате применения косвенных методов исследования, расчетов, путем сравнения с другими планетами Солнечной системы.

Хуже всего изучена центральная часть нашей планеты — земное ядро, о котором мы имеем лишь отдельные, во многом противоречивые и весьма гипотетические представления. Но именно с этой частью земного шара связано происхождение магнитного поля Земли, изучение которого важно для многих отраслей науки и практики.

Возникает вопрос: есть ли вообще хоть какие-нибудь реальные сведения о центральной области Земли? Оказывается, есть, но, прежде чем рассказать о них, напомним вкратце некоторые основные данные о внутреннем строении нашей планеты.

В глубь Земли

Когда происходит землетрясение (по-гречески «сейсмос»), от его центра во все стороны расходятся колебания (волны), называемые сейсмическими. Они улавливаются очень чувствительными приборами — сейсмографами. Существует несколько видов сейсмических волн. Стремительно — от 5 до 13 км/сек — бегут продольные волны (рис. 1). Это волны растяжения и сжатия, при которых частицы вещества колеблются по направлению движения волн, а само вещество то сжимается, то растягивается (то есть происходит изменение его объема). Близкие по характеру к звуковым продольные волны проходят через газообразные, жидкие и твердые тела.

Рис. 1

Медленнее, чем продольные, распространяются поперечные волны, при которых частицы вещества колеблются перпендикулярно к направлению движения волны (рис. 2). Прохождение поперечных волн связано с деформацией, изменением формы тела, жидкости же и газы не оказывают сопротивления изменению формы. Поэтому-то поперечные волны могут проходить лишь в твердых телах.

Рис. 2

В разных горных породах, в различных слоях сейсмические волны идут с разными скоростями. Исследовав скорости распространения волн, их преломление и отражение, ученые установили существование в недрах Земли нескольких основных оболочек (слоев). На определенной глубине, там, где скорость продольных волн возрастает скачком с 6,5 до 8 км/сек, проходит граница, называемая поверхностью Мохоровичича. Она разделяет два земных слоя; части Земли, лежащие выше поверхности Мохоровичича, называются земной корой. Ее толщина достигает 60 и даже 70 километров под горными хребтами и уменьшается до пяти километров под океанами (рис. 3).

Рис. 3

Та часть земного шара, которая расположена между поверхностью Мохоровичича и границей на глубине 2900 километров, называется мантией. Скорость продольных волн в этой оболочке — если идти от поверхности к центру Земли — все время возрастает и у нижней границы мантии достигает 13,6 км/сек. Здесь же, на глубине 2900 километров, скорость продольных волн вдруг скачком уменьшается до 8,1 км/сек, а поперечные волны вообще затухают.

Эта резкая граница отделяет мантию от следующей оболочки — земного ядра; его точные размеры были определены лишь в начале XX века. Перед второй мировой войной было выделено еще и внутреннее ядро. Теперь часть земного шара от 2900 до 5000 километров называют внешним ядром, а от 5000 километров до центра планеты — внутренним ядром.

Наша Земля — сплошное тело, в котором пустоты встречаются лишь в тонком поверхностном слое. В глубоких частях земного шара их не может быть из-за колоссального давления вышерасположенных слоев. На поверхности земного шара на нас давит лишь слой воздуха, и давление здесь невелико — примерно одна атмосфера (1 кг/см2). В глубинах океана давят уже воздух плюс толща воды, и давление там поднимается до 1000 атмосфер. Но даже эта внушительная цифра бледнеет перед давлениями в глубоких недрах нашей планеты, где кроме воздуха и воды давит вся масса земного вещества. На границе мантии и ядра давление достигает 1,4 миллиона атмосфер, а в центре земного шара превышает 3,5 миллиона атмосфер!

Пылающие недра

Необходимость добывать полезные ископаемые заставляла людей все глубже и глубже зарываться в землю. При этом было замечено, что с глубиной довольно быстро возрастает температура. Так, в шахтах Донбасса на глубине 800–950 метров она достигает 27–30°, а в одной из нефтяных скважин в США 244° (на глубине 7136 метров).

Ученые произвели многочисленные измерения и установили, что на каждые 100 метров температура вначале повышается на 1–3°, затем — с глубиной — рост ее замедляется. Изучение вулканической лавы и теоретические расчеты приводят к выводу, что на глубине 100 километров температура не выходит за пределы 900–1500°. Температура же более глубоких слоев точно неизвестна, но большинство ученых придерживается таких цифр, как 3000–6000°.

Наша Земля в целом — твердое, упругое тело. Об этом неопровержимо свидетельствуют приливы. Причина их возникновения — сила притяжения Луны и Солнца. Приливы наблюдаются не только в Мировом океане, но и в земной коре. В океанах высота приливной волны достигает 16 метров, в твердой же оболочке Земли — лишь 0,5 метра. Ученые рассчитали, что такие же приливы были бы и в стальном шаре величиной с Землю. Значит, наша планета обладает в целом твердостью стали.

На первый взгляд тут определенное противоречие: только что говорилось, что температура на глубине 100 километров достигает 1500°, а вслед за этим утверждается, что Земля — твердая. Известно, что при 1500° плавятся все горные породы. Почему же остается твердым вещество в земных недрах?

Объясняется это тем, что в глубинных частях Земли вещество находится под высоким давлением. Точка же плавления зависит от давления: чем оно выше, тем большая температура нужна для того, чтобы вещество перешло в жидкое состояние. Так, железо, которое в обычных условиях плавится при 1500°, с увеличением давления до 96 тысяч атмосфер может расплавиться лишь при температуре 1740°. В мантии температура, видимо, растет медленнее, чем давление, и вещество расплавиться не может. Находящееся под большим давлением сильно разогретое вещество уже на глубине 15–20 километров, как считает профессор Г. П. Горшков, приобретает свойство пластичности.

Примером вещества, обладающего пластичностью, на поверхности Земли может служить вар. При ударе он колется; оставленный на ровном месте — растекается. Таким образом, вар соединяет в себе некоторые свойства как твердых, так и жидких тел.

Обладающее пластичностью вещество в земных недрах медленно, но непрерывно перемещается, что и является причиной горообразования, землетрясений и извержений вулканов.

Таковы самые общие сведения о внутреннем строении нашей планеты. Как видите, вещество в земной коре и мантии находится в твердом состоянии. В каком же состоянии находится вещество в ядре Земли?

Величайшая динамомашина

Вспомним, что скорость продольных волн — если идти от поверхности Земли к центру — на границе мантии и ядра падает, а поперечные волны через внешнее ядро вообще не проходят. Так как поперечные волны не распространяются в газообразных и жидких телах, то приходится сделать вывод, что внешнее ядро находится или в газообразном, или в жидком состоянии. Но газообразным оно не может быть: температура в ядре для этого мала. Остается предположить, что внешняя часть ядра Земли находится в жидком состоянии. Видимо, рост температуры во внешнем ядре — в отличие от мантии — обгоняет рост давления, и вещество плавится.

Поперечные волны, исчезнувшие на границе мантии и внешнего ядра, вновь появляются во внутреннем ядре Земли: скорость же продольных волн в нем поднимается. Это говорит о том, что центральная часть нашей планеты твердая.

Возможно ли, чтобы наружное ядро было жидким, а внутреннее — твердым?

Температура в ядре благодаря высокой теплопроводности вещества везде более или менее одинакова. Но в наружной части ядра давление меньше, чем во внутренней, поэтому вещество там расплавилось. Во внутреннем же ядре — при той же температуре — давление выше, и это более высокое давление мешает переходу вещества в жидкое состояние.

С помощью советских космических ракет удалось установить, что источники мировых магнитных аномалий расположены не в земной коре, а в более глубоких слоях, скорее всего в ядре. Информация, полученная от ракет, показала также, что у Луны нет магнитного поля. Смотрите, какая интересная зависимость: у Земли есть и ядро, и магнитное поле; у Луны нет ни ядра, ни магнитного поля. Значит, постоянное магнитное поле нашей планеты связано с существованием земного ядра. Но чтобы объяснить возникновение этого магнитного поля, придется признать, что ядро нашей планеты жидкое. И вот почему.

Давно известно, что земной шар обладает свойствами магнита. Силовые линии магнитного поля Земли, будучи продолжены в ее недра, сходятся близ центра планеты. Постоянное магнитное поле Земли медленно меняется. Эти изменения нельзя объяснить ни геологическими процессами, ни температурными явлениями в земной коре, так как и те и другие заметно меняются лишь за миллионы и десятки миллионов лет, а изменение магнитного поля Земли происходит за сотни лет. Значит, источник магнетизма приходится искать в земном ядре. Как же можно, объяснить происхождение этого магнетизма?

В результате выделения тепла при радиоактивном распаде на границе мантии и ядра возникает разница температур. Это вызывает течения в жидком веществе. «Поскольку в нем всегда присутствуют слабые магнитные поля, — пишет советский геофизик В. А. Магницкий, — возникает механизм, подобный динамомашине, работающей на самовозбуждении. Конвекционные течения металлического вещества представляют проводники, движущиеся в слабых магнитных полях; в результате в проводниках возникают индукционные токи, которые создают свои магнитные поля, усиливающие процесс. В итоге каждая конвенктивная ячейка создает свое довольно сильное магнитное поле. Эти поля имеют разные знаки и, суммируясь, дают в результате не очень сильное поле Земли». Течения в жидком ядре меняют направление, что и вызывает смещение магнитного поля.

Исследования лауреата Ленинской премии М. С. Молоденского колебаний полюсов и приливов в теле Земли показали, что твердость внешней части ядра в десятки и даже сотни раз меньше, чем мантии, то есть ядро нашей планеты жидкое.

Итак, все: и распространение сейсмических волн, и изучение магнитного поля Земли, и исследования приливов — говорит о том, что ядро земного шара, во всяком случае внешнее, находится в расплавленном состоянии. Если это так, то должна существовать дополнительная нутация — колебательное движение, нечто вроде «болтанки» земной оси, вызываемой перемещениями вещества во внешнем ядре. Недавно эту нутацию удалось обнаружить: оказалось, что ее период на семь минут короче суток. Это — убедительное доказательство в пользу существования жидкого ядра: если бы оно было твердым, то такой «болтанки» земной оси не было бы.

В настоящее время большинство советских и зарубежных ученых считают внешнее ядро Земли жидким. «Конечно, — пишет В. В. Белоусов, — оно далеко не такое жидкое, как вода; это очень густое вещество, близкое к твердому состоянию, но все же более текучее, чем вещество мантии».

«Горн плавильной печи»

Ядро интересно не только тем, что вещество в нем находится в жидком состоянии, а движение заряженных частиц служит причиной возникновения магнитного поля Земли; ядро привлекает внимание ученых также поразительно большой плотностью и высокой электропроводностью.

Средняя плотность Земли высчитана с большой точностью. Разделив вес земного шара на его массу, узнали, что кубический сантиметр условного, если так можно сказать, «среднего» вещества нашей планеты весит 5,52 грамма. Но это именно средняя цифра для земного шара в целом. Поверхностные слои Земли сложены легкими породами; исследования показали, что их плотность всего лишь 2,7–2,8 г/см3. Раз наружные слои нашей планеты сложены столь легкими породами, значит, плотность вещества на больших глубинах должна быть значительно более высокой; иначе не получится средняя плотность 5,52 г/см3. Путем сложных расчетов ученые пришли к заключению, что в земной коре и мантии — по мере приближения к центру планеты — плотность неуклонно увеличивается, достигая на границе с ядром почти 6 г/см3.

И вот, все на той же глубине, 2900 километров, плотность вещества вдруг скачком возрастает до 9,5 г/см3. Затем плотность вновь увеличивается постепенно, превышая в центре планеты 12,5 г/см3, а по мнению некоторых ученых, достигает даже 16–18 г/см3.

Как же объяснить этот скачок плотности на границе мантии и ядра?

Химический состав мантии плохо известен; возможно, что с глубиной доля тяжелых элементов, прежде всего железа, возрастает. Исходя из этого, в XIX веке высокую плотность ядра стали объяснять тем, что оно состоит из металлов. В то время в науке о происхождении планет Солнечной системы господствовала гипотеза Канта — Лапласа, согласно которой Земля была вначале огненно-жидкой, а потом постепенно остыла. Казалось вполне естественным, что в жидкой Земле тяжелые элементы «стекли» к центру, а более легкие были вытеснены к поверхности. В пользу существования железо-никелевого ядра говорит как будто бы и магнитное поле Земли, связываемое с намагниченностью металлического ядра.

В 1839 году русский минералог Д. Соколов писал: «…Земля наша представляет шарообразное тело, состоящее из твердой скорлупы и огненно-жидкого ядра… в расплавленной внутренности земного шара минералы расположены по относительному весу так, что в самой внутренности его заключаются металлы, а вокруг них камни… в ярусе металлов главную роль играет железо… Внутренность земного шара представляет по этим соображениям как бы горн плавильной печи, в котором нижнюю часть занимают всегда металлы, а верхнюю шлаки».

Когда в науке возобладала гипотеза о происхождении Земли из холодной газо-пылевой туманности с последующим разогревом, то образование ядра стали объяснять разделением вещества по тяжести: сильно нагретое вещество со временем приобрело свойство пластичности, тяжелые глыбы стали опускаться к центру и образовали металлическое ядро; вокруг расположились легкие массы, из которых сложились мантия и земная кора.

Долгое время гипотеза железного ядра сомнений не вызывала. Но постепенно накапливались факты, заставившие ученых задуматься.

Не хватит и миллиардов лет…

Для глубоких недр нашей планеты характерно непрерывное перемещение вещества. В течение миллиардов лет тяжелые глыбы опускаются к центру земного шара, более легкие выдавливаются к поверхности. «Однако, — пишет советский астроном Б. Ю. Левин, — вязкость недр столь велика, что даже огромные железные включения (поперечником в десятки и сотни метров) должны „тонуть“ с ничтожно малой скоростью и не могли бы даже за миллиарды лет существования Земли опуститься к центру и образовать ядро».

Вязкость вещества растет с давлением. При увеличении давления от 1 до 12 тысяч атмосфер вязкость ртути, например, повышается на 30 процентов, воды — в два, а метилового спирта — в десять раз. Это при 12 тысячах атмосфер; насколько же возрастает вязкость при давлениях в сотни тысяч и миллионы атмосфер?!

То, что говорилось о медленности перемещения вещества, относится к мантии и в меньшей степени к внешнему ядру; говорить же о разделении вещества по тяжести во внутреннем ядре не имеет смысла, так как там сила тяжести близка к нулю. Это первое, что заставляет сомневаться в существовании ядра, состоящего из металлов. Второе сомнение возникает, когда мы начинаем внимательно присматриваться к границе, разделяющей ядро и мантию.

Эта граница — судя по сейсмическим волнам — очень четкая. Такая граница может быть только в том случае, если разделение вещества по тяжести уже закончилось. Но ведь оно продолжается! Об этом говорят землетрясения, извержения вулканов, горообразование… Если же разделение вещества по тяжести не закончилось, то не может быть четко выраженной границы между ядром и мантией. А раз она есть и везде к тому же проходит на одинаковом расстоянии от поверхности, значит, разделение вещества по тяжести и образование границы, проходящей на глубине 2900 километров, не связаны друг с другом.

Странно и то, что у более крупных планет — у Земли и Венеры — тяжелые ядра есть, а у менее значительных — Марса и Луны — их нет. Получается, что на одних планетах тяжелых металлов почему-то много, а на других мало…

Все эти неувязки привели к тому, что еще перед второй мировой войной мысль о существовании ядра, состоящего из металлов, была подвергнута критике. Но, прежде чем говорить о ней, несколько слов необходимо сказать об изменении свойств веществ под сверхвысоким давлением: иначе новая гипотеза будет непонятна.

Горячий лед

В настоящее время в лабораториях получают давления до 500 тысяч атмосфер. Это давления, действующие на вещество в течение длительного времени; давления же, получаемые на какое-то мгновение при ударном сжатии (при взрывах), превышают 3,5 миллиона атмосфер. Так вот, оказалось, что свойства веществ, подвергнутых высокому давлению, сильно изменяются. Стали и сплавы делаются прочнее, металл приобретает свойства жидкости. При давлениях 10–20 тысяч атмосфер мрамор, известняк и даже такие хрупкие породы, как гранит и диабаз, становятся пластичными и приобретают форму того сосуда, в котором они находятся.

Разновидность льда, полученная при давлении 40 тысяч атмосфер, плавится лишь при температуре 109°. Какой парадокс: лед, о котором недаром говорят «холодный как лед», тут настолько горяч, что до него нельзя дотронуться рукой. Горячий, но не тает! В Институте физики высоких давлений Академии наук СССР удалось — при давлении 200 тысяч атмосфер и температуре 1500° — получить новую разновидность кварца, которая на 64 процента плотнее обычного; по твердости полученный кварц почти равен корунду. При помощи высоких давлений из графита теперь получают алмазы.

Под воздействием большого давления неметаллы могут приобретать некоторые свойства металлов: например, высокую теплопроводность и электропроводность. Так, у фосфора под сильным давлением резко возрастают плотность и электропроводность. По теоретическим расчетам, при давлениях порядка 2 миллиона атмосфер водород перейдет в металлическое состояние.

Эти факты говорят о том, что по мере нарастания давления и температуры в недрах Земли в какой-то степени должны меняться и свойства вещества. Это и навело на мысль, что причиной высокой плотности ядра может быть не его металлический состав, а переход в нем вещества в так называемое металлическое состояние.

Планета сжалась

В 1939 году профессор Ленинградского горного института В. Н. Лодочников выдвинул гипотезу, по-новому объясняющую высокую плотность земного ядра. На глубине 2900 километров, писал он, давление достигает 1,4 миллиона атмосфер. При таком давлении электронные оболочки атомов разрушаются, ядра атомов сближаются, что и ведет к скачкообразному возрастанию плотности вещества. По химическому же составу ядро не отличается существенно от мантии.

В 1948 году, видимо независимо от Лодочникова, английский ученый В. Рамзей разработал гипотезу о переходе вещества в земном ядре в металлическое состояние в результате воздействия колоссального давления. На границе мантии и ядра, считает Рамзей, давление приводит к частичному разрушению электронных оболочек атомов. Отрыв электронов облегчает процессы сжатия и уплотнения вещества, которое получает при этом новые свойства: по твердости оно становится похожим на жидкость, а по электропроводности — на металл. Это свойство придают веществу электроны, «высвободившиеся» при разрушении оболочки атомов. Рамзей полагает, что вещество земного ядра напоминает металлическое состояние оливина — минерала, богатого железом и магнием и широко распространенного в мантии.

Согласно гипотезе Лодочникова — Рамзея Земля вначале не имела ядра, так как в ее недрах давление было относительно невелико. По мере того как масса планеты увеличивалась, возрастало и давление в недрах. Около пяти миллиардов лет назад масса Земли достигала 0,8 современной, давление в недрах поднялось до 1,4 миллиона атмосфер. И тогда произошла небывалая геологическая катастрофа. Наша планета буквально сжалась, уменьшилась в объеме, ее радиус сократился на 100 километров. Это случилось из-за уплотнения вещества, образовавшего ядро в центральной части Земли. За несколько часов плотность ядра увеличилась примерно вдвое, а объем его уменьшился…

Гипотеза Лодочникова — Рамзея устраняет трудности, связанные с разделением вещества по тяжести, объясняет скачок плотности на границе мантии и ядра. Изменение свойств на границе внутреннего ядра — это, видимо, результат следующего фазового перехода. Ядро, не являясь металлическим по химическому составу, обладает теми же свойствами, как и ядро, состоящее из металлов.

Образование ядра — согласно этой гипотезе — не связано с завершением разделения вещества по тяжести: перемещение вещества продолжается, а ядро существует независимо от этого процесса. Понятной становится и резкая граница между мантией и ядром: фазовый переход происходит сразу же после достижения критического давления. Граница проходит везде на одной и той же глубине потому, что давление поднимается до критического уровня в любой точке на одном и том же расстоянии (2900 километров) от поверхности.

Получает объяснение и разница в строении планет Солнечной системы. Венера имеет тяжелое ядро потому, что масса ее близка к массе Земли, и давление в недрах Венеры достаточно для уплотнения вещества и образования ядра. У Марса же и Луны тяжелых ядер нет, ибо массы этих небесных тел меньше, чем Земли и Венеры, и давление в их недрах недостаточно для фазового перехода.

Гипотеза Лодочникова — Рамзея, удовлетворительно объясняя многое во внутреннем строении Земли, получила широкое распространение, хотя некоторые ученые остаются сторонниками идеи железного ядра.

Исследования продолжаются

Несколько лет назад советский ученый Л. В. Альтшуллер и его сотрудники проводили в лаборатории опыты по ударному сжатию оливина. Они установили, что при давлении 1,4 миллиона атмосфер скачка плотности в оливине не происходит.

Гипотеза Лодочникова — Рамзея оказалась поколебленной. Но не отвергнутой. Ведь высокое давление в лаборатории достигалось лишь на мгновение, тогда как в недрах Земли оно существует в течение миллиардов лет; к тому же вещество там сильно разогрето. И, наконец, все возражения против железного ядра остаются в силе.

Опыты показывают, что один и тот же результат может быть получен двумя различными путями: первый — это сравнительно длительное приложение высокого давления и высокой температуры; второй — это воздействие при ударном сжатии взрывной волны в течение миллионных долей секунды. То, чего не произошло при опытах с ударным сжатием в лаборатории, могло произойти в недрах Земли в результате длительного воздействия в условиях высоких температур.

Во внутреннем строении Земли многое остается еще неясным. Большой шаг вперед в изучении недр нашей планеты будет сделан в результате осуществления планов сверхглубинного бурения. Через несколько лет скважины уйдут на 12–15 километров в глубь Земли; некоторые из них пройдут через раздел Мохоровичича и достигнут вещества мантии, которого не видел еще никто из людей.

А потом в глубокие недра нашей планеты двинутся самоходные аппараты. Наверное, предполагает академик М. А. Лаврентьев, это будут своеобразные подземные корабли, снабженные большим запасом энергии — скорее всего атомной. «С помощью ядерной установки будут разрушаться породы для проходки. Очень важно снабдить подземного разведчика аппаратурой, способной безотказно передавать на поверхность разнообразную геологическую информацию».

Это пока еще мечта. Но она станет такой же явью, какой стали в наши дни полеты в космос.

 

Загадка далекого прошлого

В свое время великий английский ученый Чарлз Дарвин показал, что всякие изменения, происходящие в растительном и животном мире, появление одних видов и исчезновение других могут быть вызваны, с одной стороны, изменениями внешней среды, а с другой — изменчивостью самих животных и растений. В результате действия этих двух факторов выживают лишь те организмы, которые приобрели признаки, делающие их наиболее приспособленными к внешним условиям. Всякие другие отклонения от нормы обречены на вымирание в процессе борьбы за существование и естественного отбора организмов.

Однако в истории развития нашей планеты бывали и такие периоды, когда одна группа животных и растений сменяла другую без заметной борьбы за существование…

В чем причина?

В конце древнейшей (палеозойской) эры на Земле появились первые пресмыкающиеся. Быстро развиваясь, они уже в следующую, древнюю (мезозойскую), эру достигли величайшего расцвета. Земную поверхность сотрясала тяжелая поступь гигантских динозавров и диплодоков, водную гладь морей и океанов бороздили бесчисленные ихтиозавры, по воздуху то и дело проносились крылатые птеродактили. Гегемония ящеров была безраздельной и нерушимой. Они полностью завоевали сушу, воду и воздух. Господство их продолжалось около 140 миллионов лет. Казалось, ему не будет конца…

И вдруг произошло нечто неожиданное. Именно тогда, когда ящеры, казалось, навсегда подчинили себе нашу планету, их постигла странная участь. За сравнительно короткий исторический срок чудовищные рептилии почти полностью исчезли, уступив свое место млекопитающим… Это случилось на грани последнего, мелового, периода мезозойской эры и начала современной, кайнозойской, эры.

Примерно в тот же период существенные изменения произошли и в растительном мире Земли. В середине мезозоя и начале мелового периода наивысшего расцвета достигли так называемые голосемянные, важнейшими представителями которых являются хвойные растения. Однако в конце мелового периода необычайно широкое распространение получают покрытосемянные, и Земля быстро одевается лиственными лесами.

Правда, в целом процесс вымирания ящеров продолжался не одно тысячелетие, так как различные группы динозавров вымирали не одновременно. А ряд крупных пресмыкающихся — крокодилов, змей, черепах — сумел пережить критический период перехода от мезозоя к кайнозою и сохранился до сих пор, так же как и некоторые группы наземных растений.

Однако эти «смягчающие» обстоятельства отнюдь не снимают вопроса о причинах исчезновения ящеров. А такие причины, очевидно, должны были существовать.

Какая же сила уничтожила динозавров? Млекопитающие, которые в это время только-только появлялись, не могли представлять для них сколько-нибудь серьезной опасности. Исчезновение рептилий не было также результатом борьбы за существование между различными группами самих ящеров.

Что же произошло? Этот вопрос приобретает особый интерес.

Многие исследователи пытались связать события, о которых идет речь, с различными геологическими процессами, а также изменениями климата Земли, происходившими в те времена. Однако подобные предположения, к сожалению, не могут объяснить всех известных нам фактов.

В то же время многие исследователи, в том числе биологи и геологи, высказывали мысль о том, что загадочная быстрота, с которой произошла «смена декораций» на Земле, зависела от какой-то космической причины.

В опубликованной несколько лет назад монографии A. Л. Тахтаджяна, посвященной эволюции покрытосемянных растений, отмечается, что их молниеносное распространение представляет для нас величайшую «загадку», а, по словам Дарвина, оно является даже «ужасной тайной».

Известный советский ученый ботаник М. И. Голенкин еще в 1927 году писал в своей книге «Победители в борьбе за существование в мире растений»:

«Я склоняюсь к признанию главной роли в деле расцвета и победоносного наступления покрытосемянных за какой-то внезапной, следовательно, космогонической причиной. Что это за причина, конечно, я сказать не могу».

Было время, когда попытки объяснения земных явлений действием космических факторов встречали резкие возражения со стороны многих ученых.

С точки зрения современной науки подобные предположения бесспорно заслуживают самого серьезного внимания. Успехи астрономии и физики и в особенности многочисленные исследования, осуществленные с помощью ракет и спутников, убедительно показали, что природные явления, происходящие на поверхности нашей планеты, нельзя рассматривать изолированно от разнообразных процессов, протекающих в космическом пространстве.

Но если гибель гигантских ящеров действительно связана с воздействием какого-то космического фактора, то этот фактор должен был, очевидно, оставаться постоянным на протяжении десятков миллионов лет, а затем испытать столь резкое изменение, чтобы это могло существенно отразиться на развитии жизни на Земле.

Внимательное рассмотрение всех возможных причин космического порядка, с которыми можно было бы связать изменения растительного и животного мира нашей планеты, заставляет нас прежде всего обратить внимание на космические лучи.

Из глубин Вселенной

Из неизведанных глубин Вселенной к Земле мчатся ядра атомов водорода и других химических элементов — космические лучи.

Во время своих межзвездных скитаний многие из частиц, входящих в состав космического излучения, приобретают огромные скорости и энергии. Однако, сталкиваясь с ядрами атомов воздуха, они постоянно растрачивают свою энергию и до поверхности Земли почти не доходят. Сюда проникает лишь вторичное излучение, порожденное первичными лучами в самой атмосфере.

В атмосфере Земли всегда имеется некоторое количество радиоактивных газов. Образование их происходит под действием различных причин, в том числе под влиянием космического излучения. Эти газы есть и в приземных слоях воздуха. Но их настолько мало, что они не могут принести нам никакого вреда.

Но всегда ли за время существования Земли интенсивность космического излучения оставалась неизменной? Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать, откуда приходят к нам космические лучи, где и при каких условиях они рождаются.

Главная трудность при исследовании космических лучей заключается в том, что нам приходится изучать их лишь в «конце пути». Поэтому разгадать тайну их происхождения не менее трудно, чем, например, восстановить биографию человека по его почерку. Для этого нам неизбежно понадобились бы дополнительные сведения.

Нельзя ли, однако, получить подробные сведения о космических лучах? Оказывается, это возможно. В космических лучах, наряду с ядрами атомов, имеются также электроны, движущиеся с большими скоростями. Подобные электроны, перемещаясь в межзвездных магнитных полях, должны излучать радиоволны. Эти своеобразные «радиопередачи» могут быть приняты с помощью чувствительных приемников — радиотелескопов. Таким путем можно получить информацию о местах скоплений космических частиц.

Где же располагаются такие скопления? Радиотелескопы указали на оболочки так называемых сверхновых звезд. В 1054 году в созвездии Тельца неожиданно вспыхнула необычная звезда. Она сияла так ярко, что ее можно было наблюдать даже днем. Странная звезда светила около полугода, а затем медленно погасла. Это удивительное событие описали в своих книгах китайские, японские и арабские летописцы. Впоследствии подобные же мощные вспышки наблюдались еще дважды — в 1065 и 1512 годах.

Явления эти получили название вспышек сверхновых звезд. В момент такой вспышки, происходящей под действием каких-то пока еще неизвестных нам физических процессов, звезда неожиданно увеличивается, сбрасывая с себя газовую оболочку. А в некоторых случаях может произойти даже полный разлет всего материала звезды. Взрыв звезды сопровождается выделением чудовищной энергии. Достаточно сказать, что иногда в течение нескольких дней сверхновая звезда излучает такое же количество света, как несколько миллиардов солнц.

После вспышки на месте взорвавшейся звезды образуется газовая туманность, состоящая из ее распыленных остатков. Одна из таких туманностей находится и в созвездии Тельца — на месте вспышки сверхновой 1054 года. За свою своеобразную форму она получила название Крабовидной. Наблюдения показали, что Крабовидная туманность, а также туманности, образовавшиеся в результате вспышек других сверхновых звезд, представляют собою мощные источники радиоизлучения. Это означает, что в подобных туманностях имеется множество быстрых электронов. Но как это проверить?

На помощь пришла оптика. В 1954 году советский ученый профессор В. Л. Гинзбург высказал мысль о том, что, если в Крабовидной туманности имеются быстрые электроны, ее излучение должно быть поляризовано.

Как известно, свет представляет собою электромагнитные волны. Волны эти поперечны, то есть направление колебаний в них перпендикулярно направлению распространения. В обычном свете лучи с различными направлениями колебаний хаотически перемешаны. Однако при известных условиях в световом луче могут происходить колебания лишь одного определенного направления. Такой свет называется поляризованным, а плоскость, в которой происходят колебания, — плоскостью поляризации.

Но как выяснить, поляризован луч света или нет? На помощь приходят особые вещества — поляроиды. Они пропускают световые лучи лишь с одним определенным направлением колебаний, задерживая все остальные. Попробуем рассматривать источник излучения сквозь поляроид, при этом постепенно его поворачивая. В тех случаях, когда свет поляризован, вращение поляроида будет сопровождаться периодическими усилениями и гашениями света.

Не прошло и года, как грузинскому астроному В. А. Вашакидзе удалось обнаружить поляризацию Крабовидной туманности, предсказанную В. Л. Гинзбургом. Так было доказано, что Крабовидная туманность содержит огромное количество электронов и других заряженных частиц, движущихся с гигантскими скоростями, то есть космических лучей. Следовательно, при вспышках сверхновых звезд рождаются космические лучи.

К такому выводу пришли в результате анализа многочисленных фактов советские ученые В. Л. Гинзбург, И. С. Шкловский, Г. Г. Гетманцев и С. Б. Пикельнер, создавшие новую теорию происхождения космических лучей.

Но если Крабовидная туманность действительно образовалась в результате мощного взрыва, то естественно ожидать, что она должна быстро расширяться. И в самом деле, сравнение фотографий, сделанных с промежутком в десять лет, показало, что за это время отдельные узелки туманности заметно переместились вдоль радиусов в стороны от центра.

По мере расширения туманности концентрация космических лучей в ней должна постепенно уменьшаться. Правда, происходит это довольно медленно. Так, например, даже тогда, когда радиус Крабовидной туманности достигнет пятнадцати-восемнадцати световых лет, плотность космических лучей здесь все еще будет примерно в тридцать раз превышать их плотность в окрестностях Солнца.

Вспышки сверхновых звезд происходят не только в нашей Галактике, но и в других подобных ей звездных системах. Однако наша Галактика в этом отношении является, так сказать, аномальной: вспышки сверхновых происходят здесь особенно часто. Подсчитано, что в пространстве радиусом около трех тысяч световых лет, окружающем наше Солнце, за каждую тысячу лет происходит в среднем одна вспышка сверхновой…

Однако при очень далеких вспышках космические частицы вследствие расширения газовой туманности постепенно рассеиваются в пространстве. Поэтому такие вспышки практически не могут оказать никакого влияния на изменение интенсивности космического излучения, приходящего на Землю.

Однако если вспышка сверхновой звезды произойдет достаточно близко, примерно на расстоянии не более двадцати пяти световых лет, то, после того как расширяющаяся газовая туманность достигнет Солнечной системы, интенсивность космических лучей на Земле может существенно увеличиться на достаточно длительный срок.

Но происходили ли подобные вспышки за время существования нашей планеты?

И если в нашей Галактике, в пространстве радиусом около трех тысяч световых лет, за каждую тысячу лет происходит в среднем одна вспышка сверхновой, то в непосредственных окрестностях Солнца, в радиусе примерно около двадцати пяти световых лет, подобные явления происходят еще реже.

Учитывая, что сверхновые звезды распределены в Галактике неравномерно, советские ученые И. С. Шкловский и В. И. Красовский подсчитали, что за время существования нашей планеты могло произойти около десяти вспышек близких сверхновых звезд. Следовательно, две из них могли случиться в тот период, когда на поверхности Земли уже существовала жизнь.

Итак, можно предполагать, что в истории нашей планеты были такие периоды, когда в течение некоторого времени плотность космического излучения значительно превышала нормальную.

К каким же последствиям могло это привести?

Как известно, все ткани и органы живых организмов построены из клеток. Одна из главных частей клетки — ее ядро, внутри которого находятся мельчайшие продолговатые образования — хромосомы, являющиеся носителями наследственности. Каждая из них имеет сложную молекулярную структуру.

Приступая к сооружению здания, инженер-строитель имеет в своем распоряжении точный проект будущего дворца, театра, жилого дома, разработанный архитекторами. Заложен лишь первый камень, а сооружение, которое только еще предстоит возвести, уже определено во всех своих деталях, вплоть до самых мелких. Подобным проектом будущего организма является молекулярная структура хромосом, которая представляет собой своеобразную кодированную запись всех его многочисленных и разнообразнейших качеств. Благодаря информации, содержащейся в хромосомах половых клеток, эти качества могут передаваться по наследству.

Чтобы строящееся здание соответствовало чертежам, их содержание доводится до всех строителей, инженеров, прорабов, рабочих. Нечто подобное происходит и в процессе развития организма. При размножении клеток, которое происходит путем их деления, удваиваются также и хромосомы. Благодаря этому в каждую из вновь образовавшихся дочерних клеток попадает по одному экземпляру каждой из хромосом. Таким путем «наследственная информация доводится» до каждой клетки.

Почему строители не ошибаются и вместо школы не построят театр, а вместо клуба — стадион? Опять-таки потому, что в их руках имеются чертежи будущего строения. Почему из зародышевой клетки тигра вырастает тигр, а из, казалось бы, точно такой же зародышевой клетки обезьяны — обезьяна?

И здесь все объясняется тем, что уже в первый момент своего возникновения каждый живой организм имеет особый аппарат, в дальнейшем управляющий процессом его развития в соответствии с «чертежами», содержащимися в хромосомах. С помощью этого удивительного аппарата формируются все части тела организма, все его органы и обеспечивается правильное их функционирование.

Однако под действием достаточно сильных радиоактивных излучений могут происходить так называемые мутации, связанные с перестройкой молекулярной структуры хромосом. В результате такой перестройки у потомков могут появиться новые качества, которых не было у родителей. Большинство потомков, полученных таким путем, будут дефективными, но среди них могут встретиться и отдельные ценные экземпляры. Сейчас подобный метод, получивший название радиационной селекции, широко используется для искусственного воздействия на наследственность и выведения новых пород животных и сортов растений.

Подобным же образом выведены ценные сорта культурных злаков, обладающих определенными качествами, в том числе сорта, устойчивые против различных заболеваний. Мутации могут происходить не только в результате искусственного облучения, но также и под действием различных природных факторов. Такие мутации получили название спонтанных, или случайных.

Почему вымерли гигантские ящеры?

Спонтанные мутации могут быть вызваны разными причинами, но значительная их доля возникает под действием радиоактивных излучений.

Частота мутаций, возникающих под влиянием радиации, для различных организмов неодинакова. Более сложные организмы чувствительнее к действию радиации, чем менее сложные, а долгоживущие формы чувствительнее тех, жизнь которых непродолжительна. С другой стороны, устоявшиеся виды животных и растений, по-видимому, поражаются случайными мутациями в значительно большей степени, чем вновь появившиеся.

Так, например, для плодовой мушки — дрозофилы — доля случайных мутаций, возникающих вследствие радиоактивности воздуха, составляет примерно одну тысячную всех спонтанных мутаций, а для мышей чувствительность к облучению увеличивается уже примерно в двадцать раз.

Для удвоения частоты мутаций у организмов с коротким циклом размножения потребовалось бы увеличение интенсивности излучения в сотни и тысячи раз. Такой же эффект для долгоживущих форм мог бы быть получен увеличением интенсивности всего в три-десять раз.

Уже говорилось, что мутации, как правило, приводят к образованию дефективных форм. Но в условиях естественного отбора такие формы обречены на неизбежное вымирание.

Все это дает основание предполагать, что быстрое исчезновение гигантских ящеров, а также глубокие изменения в растительном мире нашей планеты, о которых говорилось в начале статьи, могли быть вызваны достаточно длительным увеличением интенсивности космического излучения, которое произошло в результате вспышки близкой сверхновой звезды.

Ведь известно, что на Земле есть такие места, где до сих пор сохранились архаические формы растений и животных. И, что самое любопытное, сохранились они в глубинах морей и океанов, а также в недрах Земли, в пещерах, то есть именно там, куда сквозь толщу воды или слои горных пород не проникают космические лучи. Все это, вместе взятое, говорит в пользу предположения о влиянии космических лучей на эволюцию жизни на Земле.

Недавно энтузиасты изучения тайны вымирания динозавров В. и Б. Богословские совместно с сотрудниками Института ядерной физики МГУ произвели в Палеонтологическом музее Академии наук СССР проверку остаточной радиоактивности окаменелых остатков древних животных. Были выбраны кости животных, обитавших на нашей планете в разные периоды, охватывающие в общей сложности промежуток времени около четырехсот миллионов лет. Измерения показали, что окаменелости, соответствующие определенным периодам, обладают повышенной радиоактивностью. Но особенно высокая, можно сказать исключительная, радиоактивность была обнаружена в костях динозавров и других ящеров, соответствующих границе мелового и третичного периодов, то есть совпадающих с эпохой их быстрого вымирания. Это обстоятельство свидетельствует в пользу предположения о том, что главной причиной вымирания гигантских ящеров было значительное повышение интенсивности радиации.

В. и Б. Богословские высказали мысль о том, что это повышение явилось результатом мощных горообразовательных и вулканических процессов, при которых на поверхность Земли из ее недр выбрасывались радиоактивные породы. Подобная идея представляется вероятной, поскольку находки других окаменелых остатков древних животных, у которых была найдена повышенная радиоактивность, совпадают с теми периодами, когда на Земле происходили сильные горообразовательные процессы.

Дальнейшие исследования должны дать ответ на вопрос о том, какие причины привели в действительности к повышению радиации в эпоху вымирания ящеров — земные или космические.

У истоков жизни

Для выяснения вопроса о причинах исчезновения гигантских ящеров нам пришлось обращаться к помощи самых различных наук: атомной физики, радиационной генетики, астрономии, биологии…

А не существует ли здесь, так сказать, «обратная связь»? Другими словами, не проливает ли, в свою очередь, изложенная нами гипотеза новый свет на некоторые проблемы тех же самых наук?

Обратимся к одному из самых увлекательных вопросов современной биологии — проблеме возникновения жизни на Земле. Современной наукой твердо установлено, что жизнь на Земле возникла естественным путем из неживых, неорганических, веществ. Это произошло в далекие времена, когда на поверхности нашей планеты сложились определенные благоприятные условия.

Советский ученый академик А. И. Опарин, автор наиболее популярной в настоящее время теории происхождения жизни, высказал предположение о том, что живое вещество скорей всего должно было возникнуть в первичном океане. А. И. Опарин считает также, что органические соединения могли образовываться и в атмосфере, которая в ту эпоху должна была состоять из смеси аммиака, метана, водорода и паров воды.

Как известно, основу живого вещества составляют белки. В свою очередь, белковая молекула очень сложна: она состоит из большого числа простых молекул. В состав любого белка входит несколько так называемых аминокислот, способных соединяться друг с другом в различных комбинациях. Этим и объясняется удивительное разнообразие живых форм.

Таким образом, проблема возникновения жизни распадается, по существу, на две: проблему возникновения первичных аминокислот и проблему объединения их в белковую молекулу. Естественно, что прежде всего должен быть получен ответ на первый вопрос. Наилучшим способом решения этой задачи явился бы синтез, то есть получение органических соединений из неорганических искусственным путем.

Однако попытки осуществить подобный опыт натолкнулись на одно весьма существенное затруднение. Важной характеристикой органических веществ служат их оптические свойства, то есть способность тем или иным способом воздействовать на световые лучи.

При прохождении поляризованного света через некоторые химические соединения, которые можно назвать оптически активными, наблюдается весьма интересное явление — поворот плоскости поляризации. Оказалось, что все органические вещества живой природы оптически активны, то есть способны поворачивать плоскость поляризации. В то же время органические вещества, полученные в результате искусственного синтеза, этим свойством не обладают.

Эта любопытная особенность, впервые отмеченная еще Луи Пастером, дала основания некоторым исследователям утверждать даже, что образование в процессе синтеза оптически активных органических соединений является исключительным свойством жизни. Однако вскоре тот же Пастер показал, что оптическая активность живых организмов связана с особенностями их молекулярного строения и может быть достигнута искусственным путем. Однако для этого необходимо выполнение некоторых условий.

Каких же?

Интересный эксперимент удалось осуществить несколько лет назад профессору Колумбийского университета С. Миллеру. В его лаборатории была сконструирована специальная установка, с помощью которой в течение длительного времени производился непрерывный электрический разряд в смеси водяных паров, водорода, метана и аммиака. При анализе полученных продуктов было обнаружено присутствие органических соединений, которые образовались в ходе эксперимента.

В аналогичных опытах советских исследователей Т. Павловской и А. Пасынского аминокислоты образовывались из исходных неорганических веществ под действием ультрафиолетовых лучей.

Тот же Миллер в своем докладе на происходившем в 1957 году в Москве Международном совещании по вопросам возникновения жизни на Земле указывал, что радиоактивность также могла служить одним из источников энергии, необходимой для образования органических соединений. Однако он тут же отметил, что, по его мнению, нет никаких оснований полагать, будто бы интенсивность космических лучей когда-либо значительно превосходила современную.

Но теперь в свете гипотезы И. С. Шкловского и В. И. Красовского предположение о том, что вспышка близкой сверхновой звезды могла оказать значительное влияние на образование земных органических соединений, представляется весьма вероятным. И нет ничего невозможного в том, что само возникновение жизни на Земле могло быть в той или иной степени связано с одной из вспышек близких сверхновых звезд.

На грани фантазии

Обратимся снова к астрономии.

Одной из интереснейших проблем этой науки является вопрос о жизни на планете Марс. Многочисленные данные, которыми располагает современная наука, свидетельствуют о том, что в настоящее время на Марсе нет разумных существ. Однако не исключена возможность, что они могли обитать на этой планете в отдаленном прошлом. Но почему жизнь на Марсе, соседней с нами планете, могла возникнуть и достичь высокого уровня развития гораздо раньше, чем на Земле? И что произошло с ней в дальнейшем? Нельзя ли и к этой проблеме подойти с точки зрения космических лучей.

Как известно, атмосфера Марса более разрежена, чем земная. Поэтому первичные космические лучи должны проникать сквозь марсианскую атмосферу гораздо интенсивнее. А это означает, что поток космических частиц большой энергии, возникших в результате вспышки сверхновой звезды, достаточно далекой, чтобы не повлиять на Землю, защищенную воздушной броней, мог оказать существенное воздействие на Марс. Благодаря этому жизнь на Марсе могла возникнуть раньше, чем на Земле, и раньше достигнуть высокого уровня развития. Но жители Марса все время находились под угрозой. И они действительно могли погибнуть под действием космических лучей, порожденных той или иной причиной. Если даже «население» Марса и не было полностью уничтожено подобной катастрофой, то, во всяком случае, оно могло быть отброшено на многие тысячелетия назад.

Разумеется, подобная точка зрения пока что является фантастической. Но, с другой стороны, в ней нет и ничего антинаучного.

Не грозит ли нам катастрофа?

Но если все предположения, изложенные выше, справедливы, — не угрожает ли человечеству ужасная опасность? Ведь в любой момент может произойти вспышка близкой сверхновой звезды. А может быть, такая вспышка уже произошла и мощные потоки космических частиц несутся к Земле?

Однако на этот счет мы можем быть совершенно спокойны. Если бы даже вспышка близкой сверхновой звезды действительно произошла, то между моментом, когда это будет наблюдаться с Земли, и моментом, когда нашей планеты достигнут космические лучи, пройдут многие тысячелетия, в течение которых человечество вполне успеет разработать и принять соответствующие защитные меры. Можно также с уверенностью утверждать, что подобные вспышки не имели места и в ближайшем прошлом. Мы уже знаем, что остатки сверхновой звезды представляют собой мощный источник радиоизлучения, между тем в ближайших окрестностях Солнца таких источников не существует.

Что же касается гипотезы о влиянии вспышек сверхновых звезд на развитие жизни на Земле, то она пока что еще остается только гипотезой. Верна она или нет, покажет время. Но независимо от будущей оценки эта гипотеза весьма поучительна в двух отношениях. Во-первых, она показывает, что успешное решение геофизических и геологических проблем возможно лишь при обязательном учете того обстоятельства, что наша Земля представляет собой часть космоса. Во-вторых, ее содержание убедительно свидетельствует о том, что решение многих кардинальных вопросов современного естествознания может быть достигнуто только комплексным путем в результате использования достижений самого широкого круга конкретных наук.

 

Пришли с человеком

Смерть иммигранта

Говорят, что в 1766 году парижан напугали… жуки. Ночь была теплая. Вдруг яркие звездочки снялись с небосвода и полетели. Полетели низко, над самыми улицами. Суеверные люди решили, что столицу мира посетили духи. Других же тревожили более реальные страхи: как бы эти летающие огоньки не подожгли Париж!

Ученые ботанического сада вскоре всех успокоили: непоседливые звезды оказались жуками. Крупными тропическими светлячками того самого вида, которых на Кубе называют кукухо. Как попали они в Париж, никто не знал.

Сто лет спустя еще один экзотический «дух» своим неожиданным появлением дал пищу кривотолкам и газетам Парижа. Ночной сторож знаменитого рынка Ле-Халь во всеуслышание заявил, что однажды вечером, когда покупатели и торговцы покинули магазины, длинноносое черное привидение выскочило откуда-то из-под прилавков и, странно вереща, побежало вдоль торговых рядов. Все решили, что сторож пьян и чудовище ему привиделось. На рынке же никакого духа не было.

Но он был! И его скоро поймали: это оказалась киви — бескрылая птица из… Новой Зеландии! Какая недобрая судьба занесла ее на площади Парижа? Теперь никто уже этого не скажет — много времени прошло. Нелегко порой и по горячим следам установить, какими путями животные-иммигранты добираются до новых стран, в которых поселяются.

В Англии, например, в ботаническом саду Кью, близ Лондона, живут черви турбеллярии, которые нигде больше в мире не встречаются. Но и сад в Кью — не родной их дом. Когда-то и как-то они попали из тропиков в Англию, акклиматизировались здесь и вот живут. Но из каких тропиков и каким образом — неизвестно.

В гигантской оранжерее Пальменхауз под Берлином тоже жило много разных тропических насекомых. Их никто никогда не привозил сюда. Они сами прибыли вместе с экзотическими деревьями из Южной Америки, Азии и Африки. В оранжерее круглый год поддерживали тропическую температуру и влажность. Поэтому все членистоногие иммигранты неплохо себя здесь чувствовали. Немецкие зоологи тоже были довольны: они могли производить исследования, не предпринимая утомительных путешествий. Тропики были под рукой.

Среди многочисленных тропических муравьев, пауков, тысяченожек и жуков по деревьям Пальменхауза прыгало существо совершенно необычное. Оно прославило Пальменхауз больше всех других его обитателей.

Это была флугиола[103]Phlugiola dahlemica.
, полусверчок-полукузнечик. Миниатюрное, хрупкое создание длиной с ноготь большого пальца, длинноусое, длинноногое и зеленое. Никто никогда не находил в Пальменхаузе его самцов, но самки-флугиолы регулярно откладывали на листочках небольшие кучки яичек.

Флугиолы охотились на тлей и червецов, злейших вредителей деревьев, поэтому в Пальменхаузе не было более желанных гостей, чем флугиолы. Немецкие энтомологи посвятили им целые тома научных изысканий. Хорошо изучили их и биологию, и физиологию, и экологию. Не знали лишь одного: откуда эти столь полезные иммигранты прибыли в Германию. Об их родине можно было только догадываться: одного похожего на флугиолу сверчка поймали в Южной Америке. Из этого заключили, что Южная Америка и была, по-видимому, родиной флугиолы.

«Была», потому что о флугиолах можно говорить теперь только в прошедшем времени: они все погибли в 1944 году, когда авиационной бомбой был разрушен Пальменхауз и северный холод, устремившись через разбитые стекла в оранжерею, убил всех ее тропических переселенцев.

Победные марши филлоксеры и китайского краба

Флугиолы погибли, однако многие другие незваные иммигранты из далеких стран прочно обосновались в Европе, и история их победных маршей хорошо изучена.

Из них филлоксера самая нежелательная иммигрантка.

В 1853 году американский ученый А. Фитч поймал на листьях виноградной лозы маленькое насекомое. Это была тля, но тля неизвестного ему вида. В анналы науки это насекомое тоже еще не было внесено. Доктор Фитч назвал открытую им тлю Pemphigus (reitifolii). Так она и должна была бы именоваться. Но даже из зоологических правил приоритета бывают исключения: почему-то пемфигуса стали называть не первым законным его именем, а другим, присвоенным ему во Франции, — Phylloxerra vastatrix.

В 1863 году филлоксера объявилась вдруг во Франции около Авиньона, и сразу один за другим стали сохнуть прославленные виноградники этой страны. Филлоксера, поселяясь на корнях, высасывала из них все соки, и лоза погибала. В короткий срок филлоксера уничтожила во Франции два с половиной миллиона акров виноградников. Виноделы вынуждены были покупать за границей виноград, чтобы выполнить свои обязательства перед оптовиками. В 1900 году правительство Франции подсчитало понесенные убытки: в актах, обвиняющих филлоксеру, указывалась огромная цифра — десять миллиардов золотых франков!

Между тем страшная тля продолжала свой разрушительный поход по Европе, неся гибель виноградникам и разорение виноделам. В 1869 году она свирепствовала уже в окрестностях Женевы. Отсюда двинулась вниз по Рейну и вскоре опустошила виноградники вокруг Бонна. Затем нанесла визит Австрии и прочно там обосновалась.

В 1880 году филлоксера уже была в Крыму, а еще через год нашли ее в Сухуми, потом на Кубани, в Бессарабии и, наконец, близ Ташкента. По всей стране забили тревогу. Отряды добровольцев, студенты, гимназисты, отправлялись на борьбу с филлоксерой. Пропитывали землю купоросом. Заливали корни лозы водой, чтобы утопить тлей.

К тому времени в Америке изобрели более эффективное оружие. Энтомолог Чарлз Райли заметил, что тысячи американских филлоксер падают жертвами маленьких клещей. Он предложил привезти этих клещей в Европу и выпустить их здесь на виноградниках. Так и сделали. Это было первое в истории испытание биологического метода борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Райли также установил, что американские сорта винограда меньше поражаются филлоксерой, чем европейские. Стали из Америки привозить лозу и на ней, как на подвое, разводили местные сорта. То есть, попросту говоря, европейской лозе приделали американские корни. Это спасло положение. Филлоксера теперь уже далеко не так страшна, как в первые годы своего опустошительного марша.

Не успели биологи разделаться с филлоксерой, как новая беда пришла в Европу: китайский мохнатоногий краб грозил лишить рыбаков их скромных доходов. Родина его — Южно-Китайское море. Живет он здесь у берегов и в устьях рек. Заплывает и в реки, поднимаясь вверх по течению на тысячи километров. Так что краб этот полуморской-полупресноводный. Краб некрупный — не больше мизинца, а клешни он словно в муфте греет: до того они покрыты густой, в особенности у самцов, порослью длинных бурых волос. Потому и называют краба мохнатоногим.

Дату его появления в Европе биологи хорошо помнят: 29 сентября 1912 года. В тот день маленького китайского крабика немецкие рыбаки поймали в реке Аллер, притоке Везера, и с удивлением его рассматривали. Два года спустя второй такой краб запутался в сетях в устье реки Эльбы.

За двадцать лет китайский краб расширил свои владения на четыреста километров к западу от Везера и на девятьсот к востоку. Во множестве он заселил реки Везер, Эльбу, Рейн и Одер. В ту пору Северное море буквально кишело крабами с муфтами на клешнях. В 1935 году за пять месяцев рыбаки Бремена выловили в Везере три с половиной миллиона таких крабов!

Не понятно, почему китайскому крабу не очень полюбилась сама Эльба, но притоки ее он заполонил несметными полчищами. В Хавеле, речушке, протекающей на окраинах берлинских предместий, ежедневно добывали около пятнадцати тонн взрослых и молодых крабов и удобряли ими поля.

Газеты всех стран, раскинувшихся по берегам Северного и Балтийского морей от Бельгии до Финляндии, метали громы и молнии против непрошеных иммигрантов. Крабы причиняли немалые убытки рыболовству. Они ловко воровали наживку и рыбу, попавшую в сети, рвали и сами сети. Никто не знал, как с ними бороться.

Никто не знал также, как они попали в Европу. Вероятно, в цистернах с балластной водой пароходов, а может быть, и другим путем.

Головокружительная карьера колорадского жука

Этот малоприметный жучок тихо и мирно жил на восточных склонах Скалистых гор американского Запада. Сонно жевал местную траву — колорадский паслен. Он и сам не ожидал, конечно, что вскоре перед его именем содрогнется население крупнейших стран мира.

Не жук пришел к человеку. Человек пришел к жуку. Американская цивилизация, распространяясь к западу, добралась до Скалистых гор. Вместе с ней добрались сюда и поля картофеля. Картофель, по мнению ботаников, мало чем отличается от паслена. Жук также с этим согласился. Листья картофеля пришлись ему еще больше по вкусу, чем дикий паслен, и он стал поедать их с неуемным аппетитом.

У колорадского жука есть еще одна слабость: он исключительно «чадолюбив». Как только весной зазеленеет на грядках картофель, жуки пробуждаются от зимнего оцепенения и набрасываются на молодые листочки. Самки не мешкая дают потомство: на листьях, которые еще уцелели, они откладывают желтые яички. Каждая — около семисот яиц. Из яиц выходят личинки и тоже едят листья. Быстрыми темпами личинки превращаются в жуков, и те опять размножаются. В течение одного лета колорадский жук дает три поколения и оставляет после себя около восьмидесяти миллионов прожорливых потомков!

Ясно, сколько бы ни сажали люди картофеля, всех жуков им не прокормить. Вскоре жукам тесно стало в Колорадо, и они двинулись на восток. В 1860 году полосатые жучки уже поедали картофель на полях штатов Омаха и Небраска. Еще через пять лет форсировали Миссисипи и повергли в отчаяние фермеров Иллинойса, Огайо и Пенсильвании. В 1871 году жуки вышли к берегам Атлантического океана.

В 1877 году немецкие крестьяне поймали в своих огородах каких-то неведомых им жучков. Их желтые спинки были расписаны, словно кожура арбуза, десятью продольными черными полосами. Крестьяне принесли жуков в ближайшее лесничество. Немецкие университеты вскоре тоже получили такие же «экспонаты». Специалисты без труда установили, какого нового врага приобрело сельское хозяйство Европы. Тревога, если не сказать паника, наполнила сердца людей, которые понимали все значение принесенной из-за океана беды. Еще не разделались с филлоксерой, а тут новый диверсант и более страшный. Без вина-то ведь можно прожить, но попробуйте прожить без картошки!

Необходимы были срочные меры, и они были приняты. Рейхстаг запретил ввоз картофеля из Америки (французское правительство издало такой же закон, хотя ни один еще полосатый жук не был замечен во Франции). На борьбу с жуком немцы бросили армию. Тысячи пехотинцев и саперов рыли глубокие траншеи вокруг зараженных полей. Поливали нефтью поля, опустошенные жуками, жгли их. А химики испытывали яды на «пленных» жуках, способные быстро их погубить.

В следующем году поля остались невозделанными. Посадили только несколько грядок картофеля, чтобы привлечь уцелевших жуков. Грядки осматривали ежедневно. И когда еще через год не нашли на «привадах» ни одного жука, решили, что битва выиграна.

Но жуки «решили» иначе. Они ушли, так сказать, в подполье, а через восемь лет, набравшись сил, снова ринулись на картофельные поля. Снова армия открыла против них военные действия. И снова битва была выиграна. Но ненадолго. Это была не победа, а тревожное перемирие. В 1914 году колорадские жуки опять атаковали поля.

Если бы другие страны последовали примеру Германии и Франции и запретили бы ввоз картофеля из Америки, Европа, возможно, навсегда избавилась бы от полосатого вредителя. Но к призывам французов и немцев никто не прислушался. А жуки ведь не признают государственных границ, и меры борьбы с ними, ограниченные усилиями лишь одной нации, ничего не дали. А тут еще началась война, и стало вообще не до жуков.

Когда закончилась война и американские войска уплыли за океан, французы с ужасом увидели и на своих полях полосатых обжор. Полагают, что их завезли с продовольствием и снаряжением американцы.

Методы борьбы с колорадским жуком, уже испытанные в Германии несколькими годами раньше, были усовершенствованы французами. Войска поливали зараженные поля ядовитыми смесями, жгли огнеметами, щедро опрыскивали их ипритом, травили газами. Но все напрасно. Война помешала вовремя начать истребление жуков, а теперь они завладели слишком большой территорией, и выжить их с нее было уже не в силах человеческих.

К концу 1930 года жуки пожирали картофель уже в восемнадцати из восьмидесяти трех французских департаментов. А на следующее лето подул сильный ветер с океана и перенес жуков еще на сто пятьдесят миль к востоку. Они заселили еще четырнадцать новых департаментов.

В 1933 году французское министерство сельского хозяйства официально информировало правительства соседних стран о том, что колорадский жук широким фронтом продвигается к восточным границам Франции, и они, конечно, его не удержат. Бельгийцы должны ожидать вторжения на фронте шириной в сорок километров, швейцарцы — в шестьдесят, а немцы — в двести пятьдесят километров.

И действительно, жук продолжал свои завоевания. В 1933 году он «перепрыгнул» Ла-Манш и объявился в Англии. Через три года уже опустошил поля Бельгии, а затем Голландии, Швейцарии.

Таможенники тщательно осматривали поезда, особенно товарные. Искали жуков. Но жуки избирали обычно транспортное средство, не подлежащее таможенному досмотру: перелетали границы вместе с ветром. Впрочем, это не означает, что их не завозят и поезда, особенно когда речь идет об отдаленных странах. Например, установлено, что один из путей проникновения колорадского жука на территорию Польши был таков. На узловую станцию в Демблине в 1943 году прибыли транспорты рогатого скота из Франции. Навоз из вагонов забирали местные крестьяне и удобряли поля. Вместе с навозом попал и колорадский жук. Перезимовав в навозе, жук на следующее лето наводнил своим прожорливым потомством все окрестные огороды в радиусе двух километров, а затем распространился и дальше.

Вскоре алчность его испытали крестьяне Чехословакии и Венгрии. В мае 1956 года в Москве собралась Международная конференция по колорадскому жуку. Ее участники разработали совместную программу борьбы с колорадским жуком. Впервые в истории великой битвы за спасение картофеля заинтересованные страны принимают общие и координированные усилия против колорадского жука. И эффективность этих усилий такова, что урожай картофеля теперь «полностью защищается от повреждений жуков» — так было записано в резолюциях этого совещания.

Вредные последствия полезных опытов

В конце прошлого века был нанесен ущерб не только виноделию Франции, но и шелководству. Гусениц-шелкопрядов поразила страшная болезнь — пебрина. Франция и тут потеряла больше миллиарда франков. В то время как одни ученые, и среди них знаменитый Пастер, изыскали способы победить эту болезнь, другие хотели решить проблему иным путем: пытались вывести более стойких шелкопрядов, менее восприимчивых к споровикам — возбудителям пебрины.

Французский астроном Леопольд Трувелот, который работал в Гарвардской обсерватории в США, решил между делом заняться селекцией шелкопрядов. Он остановил свой выбор на бабочках Европы, гусеницы которых тоже прядут шелковые нити. Путем разностороннего скрещивания Трувелот надеялся получить новую породу шелковичных червей.

Из Франции привез он гусениц непарного шелкопряда, злейшего вредителя, который грозит и нашим лесам. Непарный шелкопряд (у него самцы и самки непохожи друг на друга — отсюда и название) объедает листву почти на всех деревьях, иногда не гнушается даже и хвои. После того как несколько лет назад непарные шелкопряды большими армиями объявились в подмосковных лесах, наши садоводы теперь хорошо их знают.

Знают и цену их обжорству и, наверное, лучше Трувелота, который был так небрежен, что упустил нескольких бабочек из своей лаборатории. Произошло это в 1869 году в Медфорде, штат Массачусетс.

Вначале думали, что беды в этом большой нет. Что такое несколько белокрылых бабочек в чужой для них стране, полной неведомых опасностей. Конечно, они погибнут…

Но они не погибли. Через двадцать лет, в 1899 году, небольшой городок, из которого бежали подопытные мотыльки, испытал ужас чужеземного нашествия. Действительный ужас, не риторический.

Фантастические по своей численности полчища гусениц, опустошив окрестные леса, ринулись на городские сады и парки. В считанные часы объели всю листву: среди лета деревья стояли голые. Шевелящимися струпьями покрывали черви их раскинутые в отчаянии черные ветви, сплошь облепили заборы, тротуары, стены домов. Ползли в дома. Их находили в ларях с хлебом, в шкафах, в постелях, на столах. Нельзя было и шага сделать, не наступив на гусеницу. Пешеходы и экипажи давили их миллионами. Едкий смрад стоял над городом от разлагающихся трупов шелкопрядов. А по ночам их «чавканье» мешало людям спать. Говорят, что в тихую ночь слышно было, как грызут гусеницы последние остатки зелени в городе, как шуршат, словно моросящий дождь, их падающие с деревьев экскременты.

Жители города оставили свои повседневные дела: все были мобилизованы на борьбу с шелкопрядами. Сгребали их в кучи, зарывали в ямы, поливали керосином и жгли огнем.

Жители Массачусетса в своих воспоминаниях называли нашествие шелкопрядов новой «казнью египетской», ниспосланной богом теперь уже на Америку. Вред гусеницы причинили огромный и не только садам. Они попортили немало белья, перепачкав его, когда оно сушилось на веревках. Смешно, но факт — даже городские часы остановились, забитые вездесущими червями! А жители Медфорда несколько дней, пока лавина шелкопрядов не отхлынула, ходили в вымазанных паутиной костюмах и платьях.

В течение следующих десяти лет власти штата Массачусетс вели регулярную борьбу с шелкопрядами. И хотя зараженная ими площадь распространилась уже на четыреста квадратных миль, надеялись полностью истребить всех гусениц за несколько ближайших лет. Но вдруг в 1901 году почему-то эту борьбу прекратили. В результате за четыре года шелкопряды расширили свои владения в десять раз: уже не четыреста, а четыре тысячи квадратных миль лучших земель заражены были непарными шелкопрядами. Они перебрались в соседние штаты, и тут только кто-то догадался пожаловаться на гусениц правительству Соединенных Штатов. Конгресс выделил необходимые суммы, и битва с шелкопрядами разгорелась с новой силой. Она велась так успешно, что общими усилиями штатов прожорливого врага сумели оттеснить снова за Гудзон, где непарные шелкопряды сейчас и обитают, как пишут: «К востоку от долины Гудзона». Полностью их истребить теперь уже, наверное, никогда не удастся.

Улита едет — скоро будет

Последняя треть девятнадцатого столетия была эпохой великого переселения насекомых. Много и других вредителей в ту пору переплывало океаны и опустошало земли завоеванных континентов. О всех рассказывать нет смысла. Из них упомянем только калифорнийского червеца, завезенного с фруктовыми деревьями из Китая в Америку и из Америки в Европу; хлопкового долгоносика, который из тропиков пробрался в Северную Америку, и урожаи хлопка на полях Техаса, Луизианы и Каролины сразу упали в пять-десять раз. Тогда же и японского жука завезли в Нью-Джерси. Он с жадностью набросился тут на розы, георгины, цинии, малину, вишню, яблони, виноград, сою, кукурузу, липу, тополь, вяз, иву и лавр.

Расскажем еще об улитке ахатине: она побила рекорды не только по своим размерам, но и по «туризму». Отправившись из Восточной Африки, ахатина уже наполовину обошла вокруг земного шара.

Это вторая по величине сухопутная улитка мира. Длина ее раковины — двенадцать сантиметров, а длина тела — двадцать два! Если несколько таких улиток заползет на ветку, она обломится.

Каким образом ахатина попала на Мадагаскар, никто не знает. В 1803 году ее нашли уже за четыреста миль от Мадагаскара — на Маскаренских островах. Но она не успела здесь еще толком расплодиться, редко попадалась. Поэтому губернатор французского острова Реюньон предпочитал импортировать этих улиток с Мадагаскара. Дело в том, что губернаторша болела туберкулезом, а считалось, что суп из улиток хорошо его излечивает.

В 1847 году исследователь моллюсков Бенсон увидел на острове гигантских улиток, и так они ему понравились, что он взял несколько штук с собой в Индию. В Калькутте улитки исчезли из комнаты Бенсона и отлично прижились в окрестных лесах. Расплодились. И двинулись дальше.

В начале нашего века они добрались уже до Цейлона. А в 1928 году объедали посадки каучуковых деревьев в Малайе. Взрослые ахатины большого вреда не приносят. Они даже полезны: поедают гниющие растения и разные нечистоты. Но молодые улитки опустошают плантации бананов и других культурных растений.

Через два года ахатины ползали уже в садах Сингапура. Год спустя перешли китайскую границу, а в 1935 и 1936 годах под их тяжестью сгибались ветви деревьев на Яве и Суматре.

Тут началась вторая мировая война. Японские военачальники решили, что такие огромные улитки, как ахатины, могут служить отличной пищей для солдат. Улиток завезли на Марианские острова и выпустили в лесах. Улитки ели растения — японцы ели улиток. Когда американцы высадились здесь в конце войны, плантации Сайпана и Гуама буквально кишели мягкотелыми голиафами. Много их было и на других островах Тихого океана, например на Гавайских.

Знатоки не были особенно удивлены, когда в одно прекрасное утро пришло сообщение, что гигантские улитки развлекают толпы зевак в садах Сан-Педро, в Калифорнии. Итак, преодолев еще один океан, ахатины начали свой грандиозный «Дранг нах остен» по землям американского континента. Будущее покажет, насколько успешно осуществят они этот марш и где, в какой стране Африки закончат кругосветное путешествие.

Улитки ползают не очень быстро — каждый знает; однако этот недостаток не мешает им предпринимать дальние странствия. Можно было бы здесь долго рассказывать о путешествиях по планете разных улиток. О булимусе, например, который за сорок восемь лет, начав свой путь в Европе, попал в Новый Свет, пересек весь американский континент и вышел к берегам Тихого океана, в штате Вашингтон.

Или об испанской и французской съедобных улитках — они теперь обычны во многих штатах Северной Америки. Подсчитали, что в этой стране живет сейчас не меньше сорока пяти различных видов и разновидностей улиток-иммигранток.

Но хватит о насекомых и моллюсках. Поговорим теперь о существах более крупных.

Сколько в мире воробьев?

Европейские переселенцы привозили в Америку не только розы, но и птиц своей родины. В 1890 году восемьдесят пар скворцов благополучно переплыли океан и обрели свободу в парках Нью-Йорка. Их потомки обитают сейчас в Канаде и почти всюду в США, не добрались они лишь до самых западных штатов. Скворцы поедают здесь множество японских жуков и других вредителей.

Вместе с тринадцатью другими европейскими видами птиц акклиматизировался скворец и в Австралии, и Новой Зеландии. Нигде люди не жалеют, что по соседству с ними поселились скворцы.

Жалеют они о другом: зачем развезли по всему миру воробьев!

В 1852 году несколько пар этих птиц выпустили в Нью-Йорке. Нью-Йорк стал их базой: разлетаясь отсюда, воробьи быстро завоевали почти весь Новый Свет, словно Колумб открыл его именно для них. Всюду они шли за человеком, а главное — за лошадьми: непереваренные зерна овса в навозе служили им пищей. Когда машины вытеснили с планеты лошадей, воробьев сразу везде стало меньше.

Сейчас воробьи обитают по всей Канаде, в США, в Мексике, на Кубе и Бермудских островах. И в Южной Америке: в Бразилии, Аргентине, Уругвае и Парагвае.

Много воробьев в Северной и Южной Африке (и сюда их кто-то и зачем-то привез), на Маскаренских и Коморских островах, в Новой Зеландии и Австралии, в Аравии, Индии, на Филиппинах и Гавайских островах.

В Китае воробьев тоже немало, но там другой вид — полевой воробей. А мы рассказывали сейчас о домовом, или городском, воробье. Оба этих вида живут и у нас.

Американские орнитологи считают, что в их стране живет теперь не менее ста пятидесяти миллионов воробьев. Почти на каждого американца по воробью!

Необдуманные переселения животных из одной страны в другую всегда грозят самыми неожиданными и часто весьма опасными последствиями для обитателей, для лесов и полей той страны, в которой эмигранты поселяются. История уже знает немало таких примеров.

В 1788 году первые поселенцы привезли с собой в Австралию пять пушистых зверьков. Их очень берегли. Через семьдесят лет один человек был приговорен местными властями к штрафу в десять фунтов стерлингов за то, что застрелил кролика на земле некоего Робертсона. А еще несколько лет спустя тот же Робертсон истратил пять тысяч фунтов стерлингов, безуспешно пытаясь истребить кроликов в своих владениях.

Кролики стали национальным бедствием Австралии. Они опустошают ее луга и поля. Жители Австралии ведут с кроликами настоящую войну с участием воинских подразделений, с применением авиации и отравляющих газов. Но кролики не сдаются: их удалось лишь несколько оттеснить во внутренние пустынные районы страны, отгородившись от них китайской стеной новейшего образца — хитроумными изгородями из колючей проволоки, которые оплели весь восток и юго-восток континента, протянувшись на тысячи километров (семьсот миль изгородей в одном лишь Квинсленде!)

Ежегодно Австралия экспортирует семьдесят миллионов кроличьих шкурок и около шестнадцати миллионов замороженных тушек. Но совсем не заметно, чтобы кроликов стало меньше…

И понятно: ведь они очень плодовиты. Пара овец за год может принести одного ягненка, за два года — двух. А пара кроликов произведет на свет через двенадцать месяцев — 130, а через два года — 5088 потомков.

Травы, съеденной этой прожорливой ордой грызунов, хватило бы на пропитание стада баранов в тысячу голов.

Обратная связь

Природа — очень сложный «суперорганизм». Все ее элементы, живые и неживые, — почвы, леса, звери, птицы, минералы, — одно целое. Комплекс приспособленных друг к другу взаимодействующих и взаимосвязанных процессов. Они уравновешивают друг друга, пока система не нарушена. Поэтому неуместное вмешательство в жизнь природы может привести к роковым последствиям. Достаточно выдернуть одну карту из карточного домика, чтобы рухнула вся постройка.

Так и человек, не зная или зная плохо архитектуру природного здания и пытаясь тем не менее внести в него свои поправки, уподобляется нередко ученику чародея, вызвавшему неумелым колдовством разрушительные силы, с которыми сам не может справиться. Разве злосчастное разведение кроликов в Австралии — не достаточно убедительный урок?

Другой пример — акклиматизация мангустов на Ямайке. Сто лет назад этих ловких зверюшек завезли на Ямайку для борьбы с крысами, которые истребляли много сахарного тростника. Мангусты быстро здесь расплодились, через десять лет съели уже всех крыс и принялись за… поросят, ягнят, кошек, водосвинок, ящериц, птиц. Они грозили истребить большую часть островной фауны. Иммигранты, которых пригласили есть только крыс, оказались куда более прожорливыми, чем крысы, и скоро стали истинной «казнью египетской» для всего живого на острове.

Необдуманное истребление хищников тоже часто нарушает равновесие в природе и приносит больше вреда, чем пользы. Поэтому в Африке леопард, а местами и крокодил признаны полезными животными и взяты под защиту закона. Леопард истребляет много диких свиней и обезьян бабуинов, разоряющих поля, а крокодил — полудохлых рыб, вредных ракообразных и насекомых, но, к сожалению, добавляют африканские зоологи, «крокодилы порой нападают и на людей».

Выдра, вылавливая массу больной рыбы, также очищает рыбьи стаи от заразы. Рыбы больше в тех водоемах, где водятся выдры — их злейшие враги.

Порой самыми неожиданными путями тянутся невидимые нити биологических уз от одного существа к другому, от животного к растению, от дерева к почве, из почвы в облака и опять к зверю и цветку. Все в природе взаимосвязано, и связь эта двусторонняя. Животные и растения жизнедеятельностью своей преобразуют почву, минералы, ландшафт, климат и атмосферу, а атмосфера, климат и ландшафты влияют на развитие животных.

Званые гости

Первым званым гостем в нашей стране, которого особенно горячо приветствовали охотники за пушниной, была ондатра. Это североамериканская мускусная крыса, родич полевки.

Американские траперы ежегодно добывают более десяти миллионов мускусных крыс. Мех их идет на шапки и шубы. С качеством этого меха у нас теперь многие знакомы. Ведь ондатры в СССР сейчас, пожалуй, больше, чем в Америке. Во всяком случае, «жилплощадь» ее больше: она обитает по рекам всего Европейского севера России, почти по всей Сибири. Много этих крыс и в Средней Азии. Местами живут они на Украине, Северном Кавказе и в Белоруссии.

Первую партию ондатр привезли в 1928 году. Зверюшек выпустили на Соловецких островах в Белом море и на острове Карагинском, около Камчатки. Они там быстро прижились.

В следующие пять лет еще две с половиной тысячи ондатр расселили в других областях Союза. Было более пятисот таких пунктов, где выпускали ондатр. А с 1935 года на мускусных крыс уже стали охотиться.

Нутрию привезли из Южной Америки чуть позднее ондатры. Это тоже грызун и тоже питается болотной травой. Но зверь куда более крупный, чем ондатра. И мех у нутрии ценнее. В пушной торговле его почему-то называют «обезьяной».

Осваивать, что называется, новые горизонты нутрии начали в Казахстане, Туркмении и на Северном Кавказе. Но начали неудачно: они все погибли. По-видимому, погубили их морозные зимы, сковавшие льдом реки.

В 1931 году четыреста нутрий ушли в шуршащие тростники озера Шильян и Кара-Су, в Азербайджане. Десять лет о судьбе иммигрантов почти ничего не было известно. Много нутрий съели собаки и шакалы. Но многие и уцелели: после войны в Ширванской степи уже жило около десяти тысяч нутрий. А в конце сороковых годов нутрия стала главным промысловым зверем Азербайджана: пятьдесят процентов всей стоимости пушнины, добытой в этой республике, дает «обезьяний» мех.

В Грузии нутрия хорошо прижилась в Колхидской низменности, а в Армении — в долине Аракса. В 1949 году нутрий завезли и на берега реки Вахш в Таджикской ССР.

Десять лет назад много американских норок, которые крупнее и ценнее наших, выпустили в Сибири, в Башкирии и Закавказье. Местами охотники их немало теперь добывают.

Еноту и енотовидной собаке тоже по воле людей пришлось осваивать новые земли. Первого из Америки переселили на Кавказ и в Среднюю Азию. На Кавказе енот, говорят, неплохо акклиматизировался. Что касается двойника его — уссурийской енотовидной собаки, то она стала объектом ожесточенных дебатов. Много громких слов было сказано и в ее защиту, и в ее осуждение. Дело в том, что этих тихих и незлобных зверьков из приамурской тайги переселили в Европейскую Россию, а также и на Кавказ, в Среднюю Азию и Западную Сибирь. В Европейской России енотовидные собаки сильно расплодились. Под Москвой, например, енотовидная собака теперь почти такой же обычный зверь, как и лиса. Разве это не приятно? Но увы! Некоторые охотоведы утверждают, что уссурийские еноты истребляют множество птичьих гнезд. Поэтому будто бы и дичи стало мало в наших лесах.

Впрочем, вина енотовидных собак еще не доказана. В оскудении охотничьей фауны скорее всего повинны сами охотники. Слишком уж их много стало и слишком мало ответственности у каждого в душе.

Помню, как-то в апреле ходил я по лесу в Домодедове: так там охотников этих с тяжелыми «пушками» и прочим снаряжением было больше, чем солдат на иных рубежах! На каждой поляне, на каждой просеке — охотники. Вот, не поверите: поезд остановился и с него одни охотники сошли. Черная толпа. И бегут, на ходу ружья заряжают, по лужам шлепают. Спешат, друг друга обгоняют: места на полянах да просеках занимать.

И вот пальба пошла по лесу. Солнце еще высоко было: не в вальдшнепов, значит, стреляли. В дроздов да в дятлов лупили, да в куликов мелких. Ну где же тут дичи-то уцелеть!

Рассказом о насекомых началась наша статья, насекомыми мы ее и закончим. Идея Чарлза Райли, который в войне с филлоксерой взял в союзники маленького клеща, оказалась очень плодотворной. Наши биологи тоже часто и очень успешно прибегают в борьбе с сельскохозяйственными вредителями к помощи их естественных врагов.

Кровяная тля незваной гостьей приплыла к нам из Америки. Много первосортных яблонь погубила она в Крыму и на Кавказе. Ее золотые дни кончились, когда в 1926 году наши агротехники привезли из Италии и выпустили в Азербайджане, в Крыму и под Краснодаром крошечную осу — афелинуса. Потом афелинуса поселили и в Узбекистане. Он обрел здесь новую родину, а кровяная тля — страшного врага. Афелинусы с неистощимой энергией истребляют этих тлей.

Не менее успешно уничтожают червецов, вредителей цитрусовых, и маленькие жучки родолия и криптолемус, которых привезли на Кавказ из Египта. Но вот беда — грозные победители червецов сами жестоко страдают от морозов. В холодные зимы они погибают. Приходится время от времени снова привозить из-за границы дорогих гостей. Криптолемусов последнее время наши энтомологи стали разводить в лабораториях. А весной их выпускают на волю. Тучи спасенных людьми жучков опускаются на листья мандариновых деревьев и тут же принимаются за работу: с аппетитом пожирают тлей и червецов.

Родина линдоруса — Австралия. Когда европейцы поселились на просторах пятого континента, они по достоинству смогли оценить этого похожего на божью коровку жучка. Садоводы и не мечтали о лучшем союзнике. Слава о линдорусе облетела весь мир. Скоро пришли на него заявки из Калифорнии. Жучков запаковали в большие коробки. Коробки погрузили на пароход и повезли в Америку. Здесь в апельсиновых рощах линдорусов выпустили, они принялись со свойственным их роду рвением истреблять тлей.

И истребляли очень успешно, поэтому итальянцы пригласили их в свою страну. В 1947 году пара линдорусов, жук и жучиха, из Италии «переехала» в Советский Союз. Новая родина им так приглянулась, что уже через год десятки тысяч жучков-переселенцев радовали сердца аджарских садоводов. Потом поселили линдорусов в Абхазии и окрестностях Сочи, а в 1949 году в Крыму.

Много и других полезных насекомых акклиматизировали советские ученые в наших лесах и садах.

О всех нет возможности рассказать. Упомяну еще о нереисе. Нереис — большой хищный червь. Живет он во многих морях. Но не было его в Каспийском море. Хоть червь этот и хищный, однако на него самого охотятся всевозможные рыбы. И там, где нереисов много, рыбам голодать не приходится.

Каспийское море — одно из самых богатых рыбой морей. А если поселить в нем и нереисов — наверное, рыбы станет еще больше?

Вопрос этот задал своим коллегам крупный советский океанолог Лев Александрович Зенкевич, большой знаток моря и морских животных. Так и сделали: шестьдесят тысяч нереисов перевезли из Азовского моря в Каспийское. За четверть века черви на новом месте сильно расплодились, и их стало там так много, что кормятся ими теперь и осетры, и севрюги, и белуги, и лещи, и вобла, и другие промысловые рыбы.

Так, вооруженный знанием человек, не довольный медленным темпом естественного хода событий, умножает дары природы, умелой рукой увеличивая фонды ее пищевых ресурсов.

 

Регулируя природу

У гидротехников есть такое выражение: регулирование речного стока.

Течет где-то река — живая, своенравная, непостоянная, весной — полноводная и могучая, летом — вялая, мелкая, курица вброд перейдет. В верховьях пороги — сплавной лес в щепки дробят, возле устья отмели — в море никак не выберешься. Где-то река рушит берега, где-то намывает острова, то она засоряет русло, то прорывает новое, вьет меандры и забрасывает старицы — игривое, прихотливое дитя природы.

Но игривость приятна в час забавы, когда приходишь к реке полюбоваться, освежиться, зачерпнуть воды ведром, рыбку половить в выходной день. У больших рек, однако, стоят города, заводы, насосы оросительных систем, люди живут и работают. Вода им нужна каждый день, электричество — каждый день. Прихоти реки мешают делу.

Вот тогда и начинается усмирение реки. Ставят плотины. Подпертые воды разливаются и образуют лестницу озер, пригодных для прихода больших судов и в половодье, и в межень. Мели и перекаты исчезают, раз навсегда отменяются наводнения. Весенние воды накапливаются за плотиной, пропускаются через водослив по графику, распределяются по балансу на все нужды: на орошение полей, на выработку тока, заводам для производства и, наконец, на всякие «мелочи» — мытье, питье, купание и т. д. Это и называется: регулирование речного стока.

В нашей стране есть уже реки, отрегулированные почти полностью, в их числе Волга, Днепр, Сыр-Дарья. Начато регулирование Оби, Иртыша, Ангары и Енисея. Пожалуй, еще в нынешнем, XX столетии все крупные реки Советского Союза будут отрегулированы. Весеннее половодье, разливы, наводнения наши внуки увидят только в архивах кинохроники.

Но регулирование рек — только часть титанической проблемы регулирования всего влагооборота Земли. На нашей планете есть территории с «половодьем» осадков, набухшие влагой, заболоченные, и есть страны, изнывающие от жажды. Вдоль экватора идет полоса влажных тропических лесов и непролазных трясин, а к северу и к югу от джунглей — полосы пустынь и сухих степей: южнее тропиков — в Австралии и Южной Африке, севернее тропиков — Сахара, пустыни Аравии, Передней, Средней и Центральной Азии, Индии, Монголии, Мексики. Зачем они нужны, эти огромные, бесплодные пространства?

В свою очередь регулирование влагооборота — часть еще более обширной задачи регулирования всего климата и теплооборота планеты. Ведь и там есть свои «половодья» и «межени» — тепловые. Так, на экваторе каждый квадратный сантиметр получает 320 больших калорий в год, а на полюсе — только 133. Несправедливо. Уравнять бы надо. Но чтобы уравнять эти цифры, потребуется изменить морские течения, отклонить ветер, соорудить стены высотой в горные хребты, — словом, переделать наземную, а следовательно, и подземную географию.

Может возникнуть вопрос: а для чего, собственно, регулировать природу? Деды наши не занимались этим, и прадеды… Может быть, только реки и надо дисциплинировать? Так ли это? Разберемся.

Будучи порождением природы, как иногда выражаются «самопознающей природы», человек с момента появления на Земле активно вмешивается в природные процессы.

Как известно из истории, человек начал с собирательства: собирал плоды, ягоды, грибы, брал с природы дань мясом, шкурами, рыбой. Будь леса бескрайними, а племена немногочисленными, люди отлично могли бы прокормиться. Но ведь бескрайних лесов на свете нет и племена растут численно, а на каждого едока в лесах умеренного пояса требуется около 10 кв. км охотничьих угодий.

В животноводстве, самом отсталом, человека кормит 1 кв. км, а в земледелии — 1 гектар. С применением же обильных удобрений — 1 гектар кормит нескольких человек. Таким образом, культурному земледельцу, чтобы прокормиться, требуется в тысячи раз меньше земли, чем первобытному охотнику.

Это означает, что древние охотники использовали жалкую долю производительных сил земли. Умирали от голода на мешках с зерном… потенциальных. Голод научил людей земледелию. К землепашцу почва щедрее, но ему приходится уже переделывать природу — обрабатывать почву, заменять растения. Началась вторая стадия покорения природы — переделка, улучшение.

Регулирование же — стадия третья. И продиктована она желанием использовать не тысячные доли и не проценты, а по возможности все силы природы обратить на пользу человека.

Но сейчас на нашей планете вспахано около 10 процентов суши. Это означает, что на огромной площади материков прежняя растительность уничтожена, заменена в основном хлебными злаками, при этом исчезла примерно треть всех бывших на планете лесов. Это деятельность планетарного масштаба, она не могла не сказаться на климате всей Земли и в особенности Европы.

Еще большие изменения произошли в животном мире. Количество крупных диких зверей очень сократилось не только в Европе, но и в Азии, и в Африке, и в Америке. Миллионы бизонов в прериях были уничтожены за одно десятилетие, повывелись львы и слоны, зубр фактически стал домашним животным. Однако степи и прерии человек предоставил табунам лошадей, стадам коров и отарам овец.

Изменение растительности целых стран, изменение животного мира целых материков! Пожалуй, это регулирование не менее масштабное, чем регулирование рек.

Итак, намечаются три стадии воздействия человека на природу:

собирание, использование готового;

переделка, улучшение, устранение опасностей;

регулирование.

Регулирование дает добавочную продукцию, поступающую равномерно, что очень важно для промышленности, попутно избавляет от стихийных бедствий (на отрегулированных реках, например, не бывает наводнений), но вносит в жизнь человека новые заботы:

работы прибавляет — землю надо пахать, стада кормить и стеречь, на реке строить плотины, шлюзы, каналы…

считать заставляет; на регулируемой реке составляется бухгалтерский баланс — приход и расход воды: сколько можно взять на орошение не в ущерб заводам и сколько дать заводам не в ущерб судоходству;

думать заставляет о том, что раньше давалось само собой. Например, заменив леса пашнями, приходится заботиться о топливе — уголь добывать или дрова везти издалека;

и, кроме всего, вносит хлопоты, связанные с одним правилом природы, как бы нарочно придуманным, чтобы люди не соскучились; назовем его для краткости правилом маленьких «но».

Дело в том, что в природе идут разные процессы, и у каждого — свои пределы равновесия. Вы шагу не можете ступить, дохнуть не можете, чтобы не поколебать этого равновесия, хотя бы чуточку. Но не бойтесь ходить и дышать. Природные процессы устойчивы, и дыханием вам равновесия не нарушить. На стадии собирания, когда человек, действуя как пассивная сила, берет у природы крохи, он сдвигает процессы на доли процента и равновесия, как правило, не нарушает. На стадии переделки, более радикально преобразуя природу, человек уже может поколебать естественный процесс. На стадии же регулирования, когда в корне изменяется ход естественных процессов и равновесие нарушается, — маленькие «но» могут превратиться в «НО» заглавные, свести на нет экономическую пользу.

Двуединым было воздействие человека на природу. В прошлом он выступал и как сила сознательная, и как стихийная. Сознавал близкие цели, далеких последствий не предвидел. Он орошал пустыни, но, вырубая леса, лишал влаги орошенные земли. Удобрял бесплодные почвы и губил плодородные. Человек создал города, дороги, заставил служить себе энергию электричества и атома. Но при человеке обмелели реки, ветер унес миллионы тонн почвы, сократились минеральные ресурсы, загрязнились реки, запылился воздух.

Передовая социалистическая наука все глубже проникает в отношения человека с природой. Как сделать так, чтобы взяв в одном месте, не нанести ущерба в другом — вот ее важная задача. Капитализм с его торопливым хищничеством не может справиться с такими проблемами в масштабе целых стран, монополии грабят и губят природу, в особенности в зависимых странах. Использовать сберегая можно только в плановом социалистическом хозяйстве.

Год назад в журнале «Коммунист» публиковались материалы дискуссии о Нижне-Обской ГЭС. Запроектирована гигантская гидростанция, очень мощная, очень выгодная, очень нужная Уралу, где своего топлива не хватает, но… Но водохранилище ее затопит и заболотит громадные просторы Западной Сибири, в том числе газо- и нефтеносные земли, луга, и ценные леса.

Как такие проблемы решаются? Расчетом. Что выгоднее экономически, что дороже и нужнее: электричество или земля и нефть? Но может случиться и так, что сейчас правильно одно решение, а через десять лет — противоположное; дешевое вновь станет ценным.

Подобный же спор недавно прошел о стройке на Нижней Волге.

Примерно на полпути между Волгоградом и Астраханью инженеры запроектировали плотину и мощную гидростанцию, которая нужна, полезна, даст дешевый ток, воду для орошения сухих степей, но…

Но водохранилище ее затопит половину поймы Ахтубы, богатейшие плодородные земли, бахчи и огороды. Нужно спасать их, ограждать от затопления дамбой длиной в несколько сот километров. И опять но…

Дамба так длинна и дорога, что, может быть, выгоднее с поймой не возиться, оставить ее в покое, а воду направить на орошение Черных Земель, южнее Волгограда.

Такие проблемы не решаются огульно. В каждом конкретном случае нужно считать и сравнивать.

Людям будущего — нашим потомкам — тоже придется считать и сравнивать, взвешивать разные варианты с малыми и большими «но», возникающими при преобразовании природы.

Ведь регулирование рек только часть титанической проблемы регулирования всего влагооборота планеты. Между влажными тропиками и лесами умеренного пояса лежит у нас на Земле пояс степей, полупустынь и пустынь, на которые приходится ни много ни мало — 20 процентов суши, примерно 3,5 млрд. га. Гектары эти дадут обильные урожаи лишь в том случае, если их напоить водой.

Уже многие тысячелетия человечество ведет наступление на сухие земли. Плацдармом для наступления служат берега великих и малых рек Азии и Африки: Нила, Тигра, Евфрата, Инда, Ганга, Хуанхэ, Сыр-Дарьи, Мургаба, Зеравшана. Но если даже разобрать эти реки до капли, всю пустыню не оросишь. Вот цифры для Средней Азии: общая ее площадь около 400 млн. га, орошено 6 млн. га, при самом полном использовании всех среднеазиатских рек можно оросить до 12–13 млн. га.

Значит, надо заимствовать воды у других рек, более далеких. Сибирь у нас богата пресной водой. Здесь такие гиганты, как Обь с Иртышом, Енисей с Ангарой, Лена. И все они несут свои воды в Ледовитый океан.

Вы, вероятно, знакомы с проектом инженера Давыдова. Он предложил Енисей соединить с Обью. Затем, поставив на Оби плотину, поднять ее уровень и создать в Западной Сибири новое море. От него провести канал через Тургайские степи до водораздела, а оттуда сибирская вода, образуя новую реку, самотеком пойдет к Аральскому морю, в Казахстан, Узбекистан и Туркмению. 60 млн. га можно оросить сибирской водой. Но это не все. Растения, получив воду, испарят ее, а ветры унесут пары на восток, где они осядут снегом на вершинах Тянь-Шаня и Памира. Снега растают и сбегут бурной водой по руслам Аму-Дарьи, Сыр-Дарьи и других рек. Таким образом, влага снова вернется в оросительные каналы.

В проекте есть свои «но», всерьез их будут обсуждать лет через 10–20, когда местные реки исчерпают свои ресурсы. Но так или иначе, в том или ином варианте сибирские реки повернут на юг. И, в сущности, работа эта уже начата. Я имею в виду канал Иртыш — Караганда, который доставит в сердце казахских степей влагу, рожденную в горах Алтая.

Есть проекты поворота рек и для зарубежных пустынь, крупнейший — проект Второго Нила. Полноводную и буйную тропическую реку Конго предполагается перекрыть возле порогов, создать новое море Конго, соединить его с озером Чад, там накопить второе море Чад, и от него уже потечет через пустыню Сахару в Средиземное море новая река. Второй Нил способен превратить в зеленые поля 60 млн. га — создать в Сахаре еще один Египет.

Конечно, и в этом проекте немало «но». Например, «но» политические. Новая река пройдет через несколько государств, причем водохранилища значительно уменьшат их территорию. Только при едином африканском хозяйстве имеет смысл обсуждать общеафриканскую пользу проекта.

Есть и экономические «но». Под воду уйдут большие, богатые, густо заселенные районы. Выгоду же проект принесет нескоро, так как заполнение морей будет продолжаться лет пятьдесят. Мир не настолько богат, чтобы затевать стройку, которая принесет плоды через полвека. Возможно, к тому времени энергия станет дешевой, как воздух. Выгодней будет качать насосами воду, а не накапливать моря, чтобы река шла самотеком. Ведь канал Иртыш — Караганда — насосный. По этому направлению движется гидротехника.

Впрочем, в том или ином варианте, но, по-видимому, в XXI веке Второй Нил будут создавать, так как солнца в Сахаре вдоволь, земли много, но вот с водой плохо. Источниками ее станут тропические реки — Нигер, Конго и другие.

Правда, для всей Сахары рек в тропиках не хватит. Второй Нил оросит не более чем одну десятую часть пустыни. Будут использованы и подземные воды, которых под Сахарой немало. Возможно, эти воды поступают частью из соседних тропических стран. Но есть земли, где крупных рек нет вообще, даже по соседству, например Австралия или Аравия. Там потребуются иные проекты.

Два из них широко обсуждаются.

Первый — буксировать айсберги из полярных широт к побережьям, а воду, полученную при таянии ледяных гор, качать насосами вверх по сухим речным руслам или искусственным каналам.

Другой — опреснять морскую воду: кипятить ли ее и конденсировать, или химически осаждать соли ионообменными смолами, например; опресненную воду, так же как и в первом случае, надо гнать насосами по руслам и каналам.

С солью хлопоты будут еще. Нужно ли столько соли химическим заводам? Возможно, придется ее в землю зарывать или в океане топить в самых глубоких местах.

Но, превратив сухую зону в зеленые поля, мы заметно изменим влагооборот планеты. Ведь растительность энергично испаряет воду, а транспирация подобна испарению с поверхности мелкого моря. Оросив пустыни, мы как бы увеличим площадь океана. Допустим, что влажность земной атмосферы увеличилась процентов на десять. Это значит, что в тропиках станет еще дождливее, а в умеренных широтах, самых благоприятных для человека, снега будет больше, период таяния удлинится, весна станет короче, лето тоже короче и прохладнее.

Кому это нужно?

Такие проблемы не встают, пока мы лишь местами тесним пустыню. Но когда наши потомки пожелают уничтожить все пустыни, им придется составлять сложнейшие балансы, создавать целую систему проектов так, чтобы приобрести, по возможности ничего не теряя.

Вероятно, они не станут заимствовать воду у морей, а только отрегулируют влагооборот, снабдив пустыни влагой за счет тропических излишков?

Как это сделать? Влагу несут ветры, ветрам не прикажешь. А может быть, наши потомки как раз и захотят управлять ветрами. Как именно управлять? Только одну идею я знаю, не научную, научно-фантастическую.

Колеса ветродвигателей, используя энергию ветра, замедляют движение воздуха, не гасят ветер полностью, но отбирают часть его силы — до 59 процентов. Именно поэтому не рекомендуется расставлять двигатели слишком часто, так как во второй ряд ветер приходит ослабленным. Но, чтобы повернуть ветер, вам как раз и нужно его ослабить, затормозить. Итак, расставляются гигантские, километровой высоты, башни, несущие несколько ярусов ветродвигателей, расставляются в шахматном порядке и в несколько рядов. Ветер, встречая на своем пути подобную преграду, ослабевает, при этом его энергия превращается двигателями в электрическую. Полученный ток, в свою очередь, направляется на борьбу с воздушными потоками в атмосфере. Мощные машины меняют направление восточных ветров на северо-восточные и юго-восточные. Влага оттягивается от экватора в зоны недостаточного увлажнения.

Громоздко? Конечно. Трудоемко? Даже очень. Будем надеяться, что потомки найдут более изящное решение.

С безводными пустынями покончат, но останутся пустыни снежные. Это тундры — наша и канадская, ледяные Гренландия и Антарктида, в общей сложности примерно седьмая часть суши. На Антарктиду, материк с неизведанными и нетронутыми минеральными богатствами, приходится 14 млн. кв. км, на Гренландию — более 2 млн. кв. км.

Заманчиво увеличить сушу за счет этих территорий. Но…

Очень много «но»!

В фантастических романах обычно полярные страны отепляют атомной энергией. Когда растопят льды и мерзлоту, то летом в Заполярье хватит своего тепла. Подсчитано, что в летние месяцы при незаходящем солнце полюс получает почти столько же тепла, сколько и экватор (на Марсе это особенно заметно). В зимние месяцы, конечно, вновь понадобится атомное отопление. Итак, человечество получает новый оттаявший материк. Прекрасно, но…

Но, искусственно подогревая около 10 процентов территории планеты (и сушу и полярные моря), человек направит в атмосферу большое количество добавочного тепла. Средняя температура на Земле значительно повысится, а это коренным образом изменит климат планеты, станет жарче и суше. Пустыни продвинутся в среднюю полосу, расширятся тропические болотистые леса…

Видимо, и здесь, как при уничтожении пустынь, безопаснее не добавлять тепло, а перераспределять его: брать излишки тепла на экваторе и переправлять к полюсам.

Как переправлять? Может быть, с помощью тех же ветроэлектрических заборов поворачивать ветры, усиливать тепловой поток, подсасывать к полюсам нагретый в тропиках воздух.

Или еще проще и надежнее: в жарком поясе — на неудобных землях, в горах или на плотах в океане — расположить гелиостанции, превращающие в электричество солнечные лучи, ток передавать к полюсам, с его помощью нагревать электрические печи.

Так мы не увеличим приток тепла, а только отрегулируем его, равномерно перераспределим по планете.

Но возникшая при таянии ледников вода стечет в океан и поднимет его уровень метров на шестьдесят. Под водой окажутся прибрежные густо заселенные цветущие земли, мировые порты, в том числе Ленинград, Лондон, Нью-Йорк, вся Голландия, вся Дания.

Что же предпринять? Построить вдоль побережий всех материков невероятную дамбу в миллион километров длиной?

Возможно, и здесь наши потомки найдут более разумное, а может быть, и фантастическое для нашего времени решение.

Например, дно океана сумеют углубить.

Но для этого надо научиться управлять опусканием и поднятием участков земной коры, вмешаться и в геологические процессы, заняться регулированием горообразования.

Стоит ли таких хлопот всего лишь одна седьмая часть суши?

Так что, возможно, наши потомки оставят в покое ледяные пустыни, не станут менять весь климат умеренной зоны, обратят свои взоры на другие пустыни.

Какие еще?

Водные.

Вода на нашей планете покрывает 360 млн. кв. км — 71 процент поверхности земного шара. Обидно нам, существам сухопутным, что на нашей планете водная стихия занимает почти три четверти ее территории. Не захотят ли наши потомки потеснить океан?

Такие предложения уже выдвигались учеными и инженерами.

В двадцатых годах появился проект осушения Северного моря. Море это мелкое. Глубина не превышает ста метров. И если протянуть плотину около 500 километров длиной от Англии до Дании, а другую, сравнительно небольшую, — поперек Ла-Манша и выкачать около 5000 куб. км воды, то к Западной Европе прибавилась бы целая страна величиной с Англию.

В проекте были свои трудности. Закрывались важные порты — Лондон, Роттердам, Гамбург, приходилось сооружать к ним подходы, огражденные дамбами. Реки, впадавшие ранее в море, тоже надо отвести в эти же каналы. Тем не менее некоторые реки все равно будут стекать на осушенное дно, да и дождевые воды образуют ручьи и реки. Для них надо создавать приемник, и из него откачивать сток в океан. Но все это технически не труднее, чем осушить море. Политические споры не позволили обсуждать этот проект всерьез. Впрочем, небольшую часть его осуществили голландцы, сократив площадь залива Зюдер-Зее, прилегающего к их тесной стране.

Тогда же — в конце двадцатых годов — был опубликован на четырех языках проект сокращения Средиземного моря, принадлежащий инженеру Зергелю. Тут плотины получались значительно короче, чем в первом проекте. Предполагалось перекрыть Гибралтар и Дарданеллы. Море не пришлось бы выкачивать.

Баланс у Средиземного моря отрицательный: реки вносят в него меньше воды, чем испаряет солнце. Сейчас дефицит восполняет донное течение из Атлантического океана, а когда возникнет плотина в проливе, море само начнет высыхать, обнажая берега, отдавая земли человеку.

Есть и другие моря, которые можно было бы отрезать не очень большими плотинами, например Красное, Желтое, Японское. Одно только Японское море обширнее всей Японии.

Но если выкачать воду из Японского моря и перелить ее в океан, уровень его поднимется на несколько метров.

Получается то же, что с тающими льдами. Обнажив морское дно, строители должны будут оберегать материки и острова тысячекилометровыми дамбами.

Имеет ли смысл осушать моря?

Не лучше ли испробовать другой вариант — не осушительный, а наплавной: делать обширные плоты — пустотелые, металлические, или пенобетонные, или из химического волокна, насыпать на них почву, сеять хлеб, строить дома, заводы, города. Конечно, плоты нужны неподвижные, на якорях или специальных опорах, они не должны носиться по воле течений, сталкиваясь друг с другом.

Видимо, потомки наши будут застраивать океан, начиная от берега. Так на озерах образуется плавина, и они постепенно зарастают.

На первый взгляд невероятно, а в сущности довольно обычно. Ведь живем мы на геологическом плоту, который называется земной корой и полупогружен в пластичную мантию. Водяные плоты будут потоньше, однако столь же надежны.

Но в соответствии с правилом регулирования и плоты можно строить, пока они не займут 2–3–5 процентов территории океана. Если же вы захотите застроить хотя бы половину океана, это вызовет серьезные нарушения влагооборота планеты.

Океан — основной источник влаги на Земле и регулятор климата нашей планеты. Сократив его площадь, мы резко изменим режим температур и влажности, вызовем всеобщую засуху.

Но океан дает не только влагу, но и пищу. Уже теперь ежегодно вылавливается 20 млн. т рыбы. 20 млн. т — это и грандиозно и ничтожно. Ничтожно по сравнению с общими рыбными запасами — примерно тысячная их доля. Сейчас мы используем десятые и сотые доли процента богатств голубого континента. Если на суше мы активно вмешиваемся в природные процессы, выводим новые полезные породы животных и виды растений, то в океане выступаем в роли собирателей.

Предстоит переход к следующей стадии покорения — от собирательства к переделке мира водных животных и растений. Вместо рыболовства будет рыбоводство, как в прудах. Для кормления рыб и морских животных, для создания и приручения их стад возникнут многие, сейчас еще неведомые науки. Надо будет научиться разводить рачков, планктон, водоросли; возделывать морское дно, «проветривать» воду (обогащать кислородом); вносить удобрения и т. д.

Кстати, смогут ли водоросли заменить хлеб? Вопрос не такой уж простой. Хлеб вкуснее и привычнее, а водоросли производительнее, дешевле, иногда даже питательнее. Ведь наземные растения испаряют непомерно много воды, чтобы предохранить себя от высыхания. Водорослям это не нужно, они обитают в воде и в результате солнечную энергию тратят экономнее. У наземных растений к.п.д. 1–2 процента, у водорослей — до 50 процентов. Так что серьезно задумаешься, стоит ли отбирать солнечные лучи у океана, отдавать их пашням на искусственных понтонах.

А нельзя ли получать урожай и на суше, и в море? Пусть солнце растит хлеб на понтонах, а под ними пусть горят искусственные солнца — электрические или лазерные лампы, которые дадут энергию для роста водорослей. Можно даже сделать не один ряд ламп, а несколько световых этажей — до самого дна. Ведь свет солнца проникает не глубже 100 метров, только в этом поверхностном слое живут водоросли. Ниже, в глубинах, живые существа питаются только объедками, перепадающими сверху, или пожирают друг друга. Искусственное освещение всю толщу сделало бы продуктивной. Могло бы сделать, но…

Но в соответствии с правилами регулирования к энергии, которую Земля получает от Солнца, можно добавлять три или пять процентов, но никак не 100 и не 300. Иначе вы перегреете атмосферу, измените климат, сделаете жизнь на нашей планете невыносимой. Солнце дает нам примерно 60 тыс. тонн энергии в год (1 грамм энергии равен 25 млн. квт-ч), все электростанции Советского Союза — 17 кг энергии, а весь уголь, сожженный в топках за год, — около 100 кг.

Все это ничтожно мало по сравнению с Солнцем. Но если попытаться подогреть Арктику или всю океанскую толщу, то тепловое равновесие планеты нарушится. В один прекрасный день климатологи скажут энергетикам: стоп! Больше нельзя ни отеплять, ни освещать, ни согревать планету ни лампами, ни выхлопными газами, ни работающими механизмами даже.

Сейчас-то эти проблемы теоретические, но в будущих веках их придется обсуждать практикам.

В свое время люди выносили мастерские из жилых домов, потом выносили заводы из жилых кварталов и из жилых районов, придет пора выносить производство за пределы жилой планеты.

Куда?

В космос, конечно.

И тогда придет очередь переделки природы и регулирования в масштабе космическом.

 

Открытие в Игбо

Эта история началась незадолго до второй мировой войны на окраине деревушки Игбо в Восточной Нигерии. Крестьянин по имени Анозие рыл колодезь возле своего дома. Внезапно лопата наткнулась на что-то твердое. Анозие разгреб землю руками и обнаружил несколько диковинных бронзовых изделий. Он попробовал копать в другом месте — возле стены скотного двора и вновь наткнулся на бронзовые предметы. Рыть глубже Анозие побоялся, опасаясь, что стена может обрушиться.

Вещи, найденные крестьянином из Игбо, попали в Нигерийский музей. Это были высокохудожественные бронзовые изделия, украшенные затейливым орнаментом и изображениями животных. С первого взгляда на них ученым стало ясно, что в Игбо надо производить серьезные научные раскопки. Однако разразилась вторая мировая война, а следом за ней по Африке прокатился мощный вал национально-освободительного движения. Рушилось господство колониалистов и на этом континенте. Одно за другим становились независимыми африканские страны. В 1960 году добилась независимости Нигерия.

Бурные события, казалось, заставили всех забыть о замечательной находке Анозие. Однако это было не так. Интерес к прошлому африканских народов, к их самобытным культурам и цивилизациям необычайно возрос. Наступил черед и для Игбо. Во время сухого сезона 1959–1960 годов туда отправилась археологическая экспедиция.

Оказалось, что изделия, вырытые Анозие, были частью вещей, находящихся в гробнице знатного лица. Гробница представляла собой облицованную резным деревом камеру, вырытую в земле. Со временем деревянные доски потолка гробницы прогнили и обвалились, а сама она заполнилась землей. Это привело к тому, что вещи в месте захоронения были сильно перемешаны. Тем не менее археологам удалось восстановить их первоначальное положение, а благодаря этому выяснить и способ погребения. Покойник, похороненный в сидячем положении, был наряжен в богатые одеяния. Его тело восседало на деревянном стуле, украшенном рядами декоративных бронзовых шишечек, руки поддерживались специальными бронзовыми подпорками, одна нога покоилась на деревянной подставке, другая — на резном слоновом бивне. Еще два бивня лежали на полу гробницы возле стула. Рядом на тонкий бронзовый прут был насажен отлитый из бронзы череп леопарда.

Руки и ноги знатного покойника, от лодыжек до колен и от кистей до локтей, вплотную унизывали многочисленные браслеты. Особенно изящны были запястья, сделанные из тонкого медного каркаса, заполненного голубыми бусами. Голову увенчивал сложный убор из бус и птичьих перьев.

Обычно в красно-бурых почвах Восточной Нигерии кости не сохраняются. Но на этот раз археологам повезло. В гробнице из Игбо кости частично сохранились, хотя и в очень плохом состоянии. Была откопана бóльшая часть черепа, сплошь покрытая массой голубых и красных бусин. Вообще в могильнике найдено десятки тысяч бус, представлявших в то время, по-видимому, большое богатство.

Среди многочисленных бронзовых изделий, найденных в гробнице, встречаются оригинальные, тонкого исполнения вещицы. Так, любопытна изящная полукруглая пластинка с дырочками по краям. Как выяснилось, в дырочки эти вставлялись перья, и пластинка оказывалась частью веера. Или бронзовая рукоятка, увенчанная фигурой всадника. На лице всадника заметны следы искусственных шрамов, подобных тем, которыми до сих пор покрывают себя некоторые африканские племена.

Нет сомнения в том, что в гробнице Игбо похоронен не простой смертный. И роскошь, окружающая покойного, и размеры гробницы, и богатство предметов ритуала, и обряды захоронения свидетельствуют, что перед нами скорее всего могила племенного вождя. Так как очень часто вождь племени в Африке был одновременно и его жрецом, то можно предположить, что покойный совмещал эти должности. И, конечно, на тот свет он должен был отправиться облаченный всеми символами власти, которыми он обладал на земле. Возраст гробницы, как предполагают археологи, восходит к XV столетию.

Однако на этом открытия в Игбо не кончились.

Место первых находок на участке Анозие располагалось между домом, скотным двором и оградой. В дальнейшем выяснилось, что часть предметов находится в земле непосредственно под скотным двором. Его снесли. Раскопки, произведенные в этом месте, привели к новому большому открытию.

Были найдены изделия из бронзы, глиняные сосуды, большое количество бус и даже куски тканей. Положение, в котором лежали эти предметы, указывало, что они не принадлежали к комплексу гробницы и были собраны в одном месте для хранения. Скорее всего эти вещи находились в маленькой хижине, где они лежали на специальной платформе, причем некоторые бронзовые изделия были обернуты материей. Найденные предметы представляют собою священные сосуды и изделия, связанные с ритуальными церемониями.

Почему же этот клад остался в полной сохранности до наших дней? Здесь можно предположить следующее… Воинственные соседи или охотники за рабами напали на поселение владельцев клада. Они разграбили их хижины, а жителей увели в плен. Грабители не обратили внимания, а может быть, и не заметили неказистой хижины на краю поселка. Вскоре крыша ее обвалилась, а местность вокруг заросла кустарником. Прошли долгие годы, и над истлевшей хижиной раскинули свой полог буйные джунгли. Тайна была скрыта от людей на многие столетия.

А теперь вновь обратимся к находкам, извлеченным из-под скотного двора Анозие. Среди них особенно интересны изделия из бронзы. Они свидетельствуют о виртуозном мастерстве их создателей. При производстве бронзового литья применялась техника так называемой «потерянной восковой модели». Для того чтобы получить желаемый предмет, прежде всего изготовлялась его модель из воска. Затем эта модель обмазывалась глиной и обжигалась. Воск таял и оставлял пустоты, которые заливались расплавленной бронзой. Когда расплавленный металл остывал, глиняная форма разбивалась, и предмет был готов. Таким образом для каждого изделия создавалась единственная форма, и изготовленное произведение искусства оставалось единственным в своем роде. Понятно, что такая работа была трудоемкой и довольно дорогостоящей.

Так создавались шедевры бронзового литья, ставшие славой и гордостью африканского искусства.

Бронзовые сосуды, найденные в Игбо, поражают своим совершенством. Их форма напоминает сосуды, изготовленные из глины, дерева, раковин, что уже само по себе требует высокого умения. Интересно, что бронзовые сосуды-раковины не воспроизводят форму раковины вообще, а изображают вполне конкретные виды раковин, встречающихся в Восточной Нигерии. Эти сосуды украшены богатыми орнаментами.

А вот полый бронзовый цилиндр-подставка ажурной работы. Его украшают две обнаженные человеческие фигуры, мужская и женская, — «нигерийские Адам и Ева», как их шутя называли археологи. Позы фигурок людям с очень строгим вкусом могли бы показаться несколько легкомысленными.

Но самый замечательный и совершенный бронзовый предмет, найденный в Игбо, — безусловно, ваза грушевидной формы, укрепленная на прорезной подставке. Она состоит из двух частей, затейливо соединенных друг с другом связанными в узлы бронзовыми веревками. До сих пор специалисты спорят о том, был ли этот сосуд отлит сразу как единое целое или изготовлен по частям, впоследствии соединенным вместе. Как бы то ни было, но в любом случае перед нами истинное произведение искусства.

Общий вид раскопок

Так, вероятно, первоначально выглядела гробница царя-жреца (реконструкция)

Нигерийский Адам и нигерийская Ева

Бронзовый сосуд в форме раковины

Кроме сосудов было найдено много бронзовых изделий иного назначения. Среди них бронзовые рукоятки и ножны мечей, отлитые по способу «потерянной восковой модели» и украшенные затейливым орнаментом; подвески, медальоны, пояс из орнаментированных бронзовых пластинок и т. п. Особенно много в кладе Игбо маленьких полых бронзовых масок. Маски выразительно и реалистично изображают животных, которые обитают в лесах и саваннах Нигерии: слонов, леопардов, различных птиц, а из домашних животных — быков. Иногда маски сделаны в виде человеческих лиц, с характерными высокими прическами, шрамами, нанесенными на лбу и на щеках. Так, вероятно, выглядели соплеменники мастера, изготовившего эти маски.

Все бронзовые изделия из сокровищницы Игбо, независимо от их назначения, покрыты сложным нарядным орнаментом. Он состоит из геометрических узоров, кругов, извилистых линий и выпуклых точек. В свою очередь такой орнамент часто перекрыт причудливыми рельефами. На них изображены люди, животные, птицы, насекомые, змеи, лягушки.

Кроме изделий из бронзы в сокровищнице найдено огромное количество бус. Любопытно, что из многих десятков тысяч бус нет ни одной бусины европейского происхождения. Все они местного происхождения или завезены из Индии, как предполагают, арабскими купцами. Ткани, найденные в Игбо, также изготовлялись на месте. Как показали анализы, они сделаны из волокна здешних растений, а не из льна или хлопка.

Находки из Игбо важны не только потому, что они свидетельствуют о высоком уровне искусства и ремесел, достигнутом в Западной Африке уже в XV веке. Они позволяют также несколько по-иному взглянуть на некоторые аспекты истории ее культуры. Ученым и до открытия в Игбо были известны замечательные изделия из бронзы, созданные мастерами из древних африканских городов Бенина и Ифе в Южной Нигерии. Однако наиболее ранние из этих изделий обычно относят к XV–XVII векам. Бронзы же, найденные в Игбо, возможно, относятся к более раннему времени и, главное, не похожи на бенинские. Они представляют самобытный стиль, пока не находящий себе подобных среди других художественных бронз Западной Африки. Пока рано делать далеко идущие выводы, но тем не менее невольно напрашивается вопрос: не приведут ли находки в Игбо к открытию новых культур древнего африканского континента?

 

Как рыба в воде

Просто не верится: дно океана изучено гораздо хуже, чем поверхность Луны. Однако ученые утверждают, что это так.

Впрочем, если подумать, ничего удивительного тут нет. Вспомните, как много можно увидеть в иллюминатор самолета. Под крылом проплывают изрезанные ущельями горы, серебрятся ленты рек, зеленеют массивы лесов. А теперь вообразите, что все это покрыто многокилометровой толщей воды. Ничего не увидишь, кроме волн. А ведь под ними — целый мир.

Голубой континент манит человека. Пока человеку удалось с помощью приборов лишь заглянуть краем глаза в океанские глубины. Оказалось, что голубой континент — сказочно богатая страна. На дне океана фантастические запасы разнообразных полезных ископаемых. Круглый год дает урожай подводная целина. Неисчислимы косяки рыб и стада морских животных.

Нет здесь только людей. Ныряльщики, аквалангисты, водолазы — не в счет. Во-первых, их немного, а во-вторых, они тут кратковременные гости. Но, по-видимому, вскоре дело будет обстоять иначе. На повестке дня стоит вопрос не только об исследовании океанских просторов, но и об освоении их человеком.

Океанологи уже видят в своих мечтах подводные ландшафты не такими, какими они выглядят сегодня. Воображение рисует на дне океана заводы, фабрики, атомные электростанции. Комбайны снимают урожай подводных плантаций. По улицам подводных городов снуют фигурки людей. Фантастика? И да, и нет. Но судите сами.

«…Я очутился под водой, и передо мной открылась картина сказочного мира. С поверхности прекрасно видны домики, стоящие на грунте. Неописуема общая картина кораллового рифа, где плавало несколько аквалангистов, которые занимались сбором кораллов, раковин и фотографированием. Незабываемое зрелище представляют сами домики. Вследствие того что в них подается воздух под давлением, излишки воздуха выходят через клапан, который расположен вверху, а поэтому создается полное впечатление, что из трубы идет дым.

В подводном поселке. Я представлял себе, что для проникновения в подводный домик необходимо войти в специальную камеру с водой, лишь после откачки которой можно будет войти в помещение. Каково же было мое удивление, когда, сделав два шага по трапу, я свободно глотнул свежий воздух, и в следующее мгновение меня ухватили за руки и втащили в прихожую. Мне помогли снять подводную амуницию и предложили вымыться пресной водой. Показали помещение лаборатории, столовой и спальни. В салоне стоит телевизор с тремя экранами. Причем один экран показывает подводный мир, другой — жизнь внутри домика, который расположен на глубине 25 метров, и третий связан с судном-базой».

Похоже на отрывок из научно-фантастической повести, но так ли? Однако это взято из статьи, которую написал для «Недели» начальник советской экспедиции в Красном море Б. Соловьев. Летом прошлого года он побывал в подводном поселке. Его основал капитан Жак Ив Кусто, известный исследователь глубин. Поселок на дне моря состоял из двух коттеджей. Один пятикомнатный и рассчитан на 24 человека, второй коттедж двухкомнатный. Воздух и электричество поступали с поверхности. В помещениях есть установка для кондиционирования воздуха. В домах все удобства — телефоны, телевизоры, электроотопление. Словом, жили тут с комфортом. Продолжалось это в течение месяца.

Результаты были обнадеживающими. Ныряя в акваланге с поверхности, нельзя пробыть под водой больше двух с половиной часов в сутки. А жители необычного поселка ежедневно плавали по семь-восемь часов. Остальное время они проводили в подводных домиках. Давление воздуха в помещениях составляло несколько атмосфер. Организм быстро свыкался с этим и легко переносил глубинные погружения. Аквалангисты легко опускались на стометровую глубину. А еще глубже?

В аквалангах на дно океана? Пока пришлось ограничиться сотней метров. Но исследователи видят возможности освоить с помощью акваланга и гораздо большие глубины. Заявка уже сделана: швейцарец Ханнес Келлер смог опуститься в прошлом году на 300 метров, и он утверждает, что это отнюдь не предел. Заявление Келлера вызвало среди исследователей подводного мира настоящую сенсацию. Да и было от чего: швейцарец перечеркнул все общепринятые теории погружения с аквалангом.

Суть дела вот в чем. Находясь на глубине, человек может дышать лишь в том случае, когда воздух поступает в легкие под таким же давлением, как в окружающей среде. В этом случае ныряльщик нисколько не ощущает глубинного давления. Если в баллоне акваланга воздух сжать до 100 атмосфер, это на первый взгляд должно обеспечить погружение на глубину около километра. Увы, одно дело — умозрительные рассуждения, а другое — практика.

На деле все получается не так-то гладко. Первая трудность — глубинное опьянение. Оно наступает уже в 30–50 метрах от поверхности. Человек неожиданно теряет контроль над собой. Бывали случаи, когда ныряльщик вдруг выплевывал изо рта мундштук дыхательной трубки. Ясно, к чему это вело. Или отказывался, несмотря на сигналы с поверхности, подниматься, упорно погружаясь все глубже и глубже.

В чем дело? Отвечая на этот вопрос, американец Бэнк еще в 1935 году выдвинул простое объяснение. С ростом давления увеличивается количество растворенного в крови азота — составной части воздуха. Это и приводит к своеобразному отравлению организма. Эффект его сходен с действием алкоголя.

Если в воздухе нет азота. Доводы Бэнка показались убедительными. В 1948 году американец Боллард использовал при погружении дыхательную смесь, в которой азот был заменен гелием. Он достиг глубины 164 метров. Шестью годами позднее, в 1956 году, англичанин Вукей опустился, дыша такой смесью, еще глубже — на 180 метров.

Итак, вроде бы доказано, кто виновник глубинного опьянения — азот. Однако некоторые факты противоречили этому. Например, итальянский ныряльщик Джанни Реджи нашел любопытный способ бороться с таким опьянением. Он заметил, что если при первых его симптомах начать дышать особым образом, делая глубокие, медленные вдохи, — все проходит. Но ведь на содержание азота в крови этим не повлияешь. Значит, дело тут не только в азоте.

Чтобы найти истинную причину глубинного опьянения, исследователи стали изучать особенности легочного дыхания при повышенном давлении.

Азот ни при чем. Ритм вдохов и выдохов зависит от содержания углекислого газа в воздухе, заполняющем альвеолы — легочные ячейки. Пока концентрация углекислого газа держится на определенном уровне, все идет нормально. Если же она вдруг возрастет, дыхание сразу же участится. При этом улучшится «вентиляция» легких.

Как же скажется на дыхательной деятельности повышенное давление?

При нормальном атмосферном давлении масса воздуха в легких составляет лишь несколько граммов. Чтобы обеспечить его обновление, больших мышечных усилий не нужно. Другое дело, если мы окажемся на глубине, скажем, 100 метров. Тут давление в 11 раз больше, чем на поверхности. Во столько же возрастет плотность (а следовательно, и масса) воздуха в легких. А это приведет к тому, что легкие не успеют полностью обновить такое количество воздуха. Прежде чем закончится выдох, нервные импульсы уже заставят легкие начать вдох.

А результат? Часть отработанного воздуха остается в легких. Нарушается их нормальная «вентиляция». Количество углекислого газа в легких, а значит, и в крови возрастает.

Может показаться, что ничего страшного здесь нет. Ведь избыток углекислого газа вызывает учащение дыхания. При этом «вентиляция» легких улучшится, и все придет в норму.

CO 2 «тормозит» легкие, кислород действует наоборот. Однако это не так. Мы не приняли во внимание одно существенное обстоятельство. Мы дышим, потому что организму нужен кислород. Его содержание в легких тоже влияет на ритм дыхания. Только если повышенная концентрация углекислого газа вызывает учащенное дыхание, то большое содержание кислорода в легких, наоборот, — замедленное. А при повышенном давлении (не забывайте, что мы с вами мысленно опустились на стометровую глубину) количество кислорода в легких заметно возрастает по сравнению с обычным.

Получается любопытная вещь. С одной стороны, под действием углекислого газа ныряльщик должен дышать чаще. С другой — в легких у него много кислорода, и поэтому он должен дышать реже. Как же ему быть?

Нервные клетки, управляющие дыханием, «не знают», что делать. Из-за этого в организме начинаются расстройства. Это и воспринимается как глубинное опьянение.

Виновники глубинного опьянения найдены. Итак, дело вовсе не в азоте. Виноваты во всем углекислый газ и кислород. Теперь мы можем понять, почему Джанни Реджи удавалось бороться с опьянением, если он делал глубокие и медленные вдохи. Ведь при этом «вентиляция» легких улучшается и количество углекислого газа в них становится более приемлемым для организма.

Напрашивается и другой способ избежать глубинного опьянения. Нужно уменьшить содержание кислорода в легких ныряльщика. Скажем, пусть он дышит газовой смесью с небольшой концентрацией кислорода.

Ханнес Келлер решил проверить это предположение. В августе 1960 года он поставил свой первый рекорд, опустившись в озере Лаго Маджиоре на глубину 156 метров. В основном баллоне у него была дыхательная смесь, состоявшая из 5 процентов кислорода и 95 процентов азота. Для дыхания в начале погружения она непригодна — ныряльщик, пользуясь ею, испытывал бы на небольших глубинах кислородный голод. Поэтому на первых 30 метрах спуска под воду Келлер дышал обыкновенным сжатым воздухом. А затем перешел на свою смесь, которая на больших глубинах оказалась весьма эффективной.

Путь к глубинам. Никаких симптомов глубинного опьянения Келлер не чувствовал. Его смелый эксперимент показал, что барьер глубины лежит значительно ниже, чем полагали. Сам исследователь считает, что этот барьер находится где-то на глубине в несколько километров.

Можно подумать, что таким образом проблема глубоководных спусков с аквалангом решена. Но не торопитесь с выводами.

Достигнуть большой глубины — это лишь полдела. А вторая половина дела — подняться обратно на поверхность. Здесь ныряльщики тоже сталкиваются с немалыми трудностями.

Подняться не легче, чем спуститься. Дело в том, что при повышенном давлении увеличивается растворимость газов в жидкости. Скажем, количество азота, растворенного в крови, с каждыми десятью метрами глубины возрастает примерно вдвое. А это влечет массу неприятностей. И возникают они тогда, когда ныряльщик начинает подъем к поверхности.

Вспомните, что происходит, когда открывают бутылку с газированным напитком. Если пробку вытаскивать осторожно, растворенный в жидкости газ с шипением выходит из горлышка. В жидкости появляются пузырьки газа, но в общем их немного. Иначе все обстоит, если пробка выскакивает сразу. При этом газ выделяется так интенсивно, что жидкость вскипает от пузырьков.

Нечто подобное происходит в организме ныряльщика. Если он поднимается медленно, азот из крови выделяется постепенно, и ничего страшного не происходит. А при быстром подъеме? В этом случае выделение азота происходит так бурно, что в крови образуются многочисленные пузырьки. Они могут закупорить кровеносные сосуды, и тогда…

Тише едешь, дальше будешь. Чтобы избежать несчастных случаев, подъем не должен быть очень быстрым. Время его зависит от глубины, на которую ныряльщик погружается. Обычно водолазы и аквалангисты пользуются специальными таблицами декомпрессии. В соответствии с этими таблицами ныряльщик на пути к поверхности делает ряд остановок определенной продолжительности — чтобы максимально снизить содержание азота в крови.

К первым сообщениям о глубоководных спусках Келлера многие специалисты отнеслись сдержанно. И понятно, почему: увеличивается глубина погружения — растет время подъема на поверхность. Например, Вукей, спустившийся до глубины 180 метров и пробывший там лишь несколько минут, вынужден был подниматься в течение 12 часов! Ясно, что практическая польза таких спусков под воду невелика.

«Космические» скорости подъема на поверхность. Однако подробности погружений, которые совершал Келлер, заставили специалистов развести руками. Оказалось, он тратил на подъем к поверхности гораздо меньше времени, чем предусматривалось общепринятыми таблицами декомпрессии. Например, спустившись на глубину 222 метров в озере Лаго Маджиоре, он поднялся на поверхность спустя 53 минуты после того, как коснулся дна!

53 минуты у Келлера и 12 часов у Вукея. Нетрудно оценить значение опытов швейцарца. Они означают не просто рекордные погружения. Это путь к завоеванию человеком морских глубин. И, разумеется, к их освоению.

В чем же секрет Келлера? К сожалению, пока известно немногое. Швейцарец хранит свое открытие в тайне. Однако, судя по отрывочным сообщениям в зарубежной печати, суть его способа заключается в следующем.

Во время своих спусков Келлер дышит газовой смесью особого состава, который по мере погружения меняется. Этим он препятствует тому, чтобы один какой-нибудь газ в большом количестве растворялся в тканях. Тщательно изучив особенности выделения различных газов при различных давлениях, Келлер составил свои собственные таблицы декомпрессии. Любопытно, что при составлении этих таблиц он пользовался «услугами» электронно-вычислительной машины. Он надеется на ее помощь и в дальнейших своих экспериментах, цель которых — километровые глубины.

Искусственные жабры. Келлер не единственный, кто ищет путь на дно океана. В одной из лабораторий США ученые всерьез работают над созданием… искусственных жабр. Они мыслятся в виде портативного аппарата, который будет насыщать кровь кислородом и удалять из нее углекислый газ. Легкие при этом остаются «без работы». По мнению Жака Ива Кусто, таким способом в будущем удастся достичь глубин в несколько километров.

Нелегко предсказать, когда это осуществится. Одно несомненно: у человека есть немало возможностей чувствовать себя в воде как рыба. Во всяком случае, эксперименты с животными показали, что соперничать с рыбами можно не только благодаря аквалангу или искусственным жабрам.

Собака в аквариуме. На дне огромного аквариума — собака. У нее над головой полутораметровый слой воды. Слегка виляя хвостом, животное бродит по дну, тычется носом в стекло. Пасть открыта, бока ходят ходуном. Собака дышит… водой!

Может быть, вы слышали о попытках научить собак нырять с аквалангом. Но на этот раз дело обстоит иначе. Никакого акваланга на собаке нет. Единственное, что на ней надето, — брезентовый пояс с карманами, которые заметно оттопыриваются. Там свинцовые пластины. Они нужны, чтобы животное крепче стояло на ногах и — зачем скрывать! — чтобы его поменьше подмывало всплыть на поверхность. Ведь что ни говори, а чувствует она себя тут явно не в своей тарелке.

Впрочем, со временем животное несколько привыкает к необычной обстановке. Вокруг шныряют рыбешки. Пузырьки воздуха, которые выходят изо рта, не раздражают животное, как в первые часы пребывания под водой.

Гораздо труднее привыкнуть к этому зрелищу людям, которые окружили аквариум и наблюдают за подводной собакой. И это несмотря на то, что они прекрасно знают, в чем тут дело.

Эксперимент подходит к концу. А вернее, первая его стадия. Собаку вытаскивают из аквариума, вытряхивают из ее легких воду. Затем, массируя животному грудную клетку, заставляют его снова начать дышать воздухом.

Животное опять в своей стихии. Стряхнув с себя воду, оно жадным взглядом следит за человеком в белом халате. В руках у него кусок мяса. Собака ловит его на лету. А после этого послушно идет за своим «кормильцем». Он ведет ее в лабораторию, где организм животного будет подвергнут тщательному обследованию.

Вероятно, читателя уже начинают мучать сомнения: не главу ли из научно-фантастической повести ему пересказывают? Нет, все это происходило в действительности.

Такие эксперименты проводились и проводятся в Лейденском университете в Голландии. Автор их — известный физиолог профессор Иоханнес Кильстра. Он занимается изучением особенностей легочного дыхания. Это нужно и для разработки эффективных способов возвращать к жизни утонувших, и для спасения новорожденных, которые появились на свет бездыханными, и… как знать, не пригодятся ли результаты необычных опытов с собаками будущим покорителям голубого континента?

Ученый начал с того, что заинтересовался, казалось бы, детским вопросом: почему человек или, скажем, собака гибнут, захлебнувшись водой?

На первый взгляд все объясняется просто — нечем дышать, ибо легкие, в отличие от жабр, не приспособлены к тому, чтобы извлекать из воды кислород. Но оказалось, это не совсем так.

Можно ли заменить жабры легкими? Обычно кислорода в воде растворено немного. Рыбы выходят из положения, процеживая через жабры большие количества воды. Но обладателю легких такой выход не подходит. Ведь через них непрерывно прогонять воду нельзя. Вдох-выдох вот принцип их работы.

Вообще же, как показали исследования, легкие могут извлекать кислород из воды. Будь его там больше, организм смог бы и с помощью легких обеспечить свои потребности в нем.

Будь его больше… А нельзя ли увеличить содержание кислорода в воде? Разумеется, можно. Но просто накачать его в воду — это мало что даст. Пузырьки кислорода почти сразу же улетучатся — как газ из бокала с шампанским. Другое дело, если растворить его вводе. Тогда кислород будет находиться в ней сколь угодно долго. Правда, тут есть одно «но».

Да, можно. Мы уже знаем, что растворимость газа в жидкости зависит от давления. Его придется увеличить. Иоханнес Кильстра поступил очень просто: он поместил аквариум в барокамеру. Когда там устанавливали давление около 10 атмосфер, вода растворяла гораздо больше кислорода, чем обычно. Теперь его было в ней столько, что легкие оказались в состоянии конкурировать с жабрами. Во всяком случае, они извлекали из воды достаточные для организма количества кислорода.

К сожалению, легкие недолго выполняли эту роль. Спустя некоторое время у подопытных животных, которые «дышали» водой, начинала идти из горла кровь. Что случилось?

Выяснилось, что виновата в этом вода. Попадая в легкие, она обмывает их поверхность. Во время первых опытов Кильстра наполнял аквариум из водопроводного крана — пресной водой. Солей в ней растворено немного. В крови их значительно больше. Это и вызвало осложнения: соли из крови переходили в воду, заполнявшую легкие.

В результате содержание солей в крови (точнее, в кровяной плазме) резко падало. Начинались всевозможные расстройства, нарушалась координация мышц, в том числе и управляющих работой легких. Словом, в организме происходила авария.

Нужно лишь позаботиться о составе воды. Тогда неприятностей не будет. Нужно только позаботиться, чтобы вода, которой «дышат», имела тот же солевой состав, что и плазма крови. Тогда обмывка легких перестанет быть опасной.

Поэтому Иоханнес Кильстра стал заполнять аквариум в барокамере водой, близкой по составу к физиологическому раствору. Затем при повышенном давлении насыщал ее кислородом и «поселял» в аквариуме необычных обитателей — мышей, крыс, собак.

Лучше всего переносили пребывание под водой собаки. По-видимому, дело тут в размерах животного. Из собачьих легких проще «вытрясти» (это очень важно) воду, когда животное возвращается в родную стихию.

В одном из последних опытов собака, проведя около суток под водой, жила после этого больше месяца. Совершенствуя методику экспериментов, ученый надеется, что пребывание под водой совсем не будет сказываться на здоровье животного. Удивительные эксперименты «с подводными собаками» продолжаются.

А теперь немного помечтаем. В некоторых районах океана вода по своему составу несколько напоминает физиологический раствор. На больших глубинах давление высокое, и никакой барокамеры нам не потребуется. Подавая по трубам с поверхности воздух, можно насытить воду достаточным количеством кислорода. Ну, а потом?

Города на дне океана будут! Представьте такую картину. На дно опускается человек в акваланге. Запаса воздуха в баллоне хватит ненадолго, но ныряльщика это мало тревожит. По дну тянется труба, из которой вырываются пузырьки воздуха. Вода в этом районе обогащена кислородом. Ныряльщик вытаскивает изо рта нагубник и набирает полную грудь воды. Выдох-вдох, выдох-вдох. Все в порядке. Человек превращается в полноправного обитателя океана. Сейчас он может чувствовать себя в воде не хуже рыбы. Если надо — он выдыхает из легких воду, снова берет в рот нагубник акваланга и поднимается на поверхность.

Невероятно? Да, сегодня это воспринимается именно так. Но наука уже превратила в явь немало дерзких выдумок человека. Хочется верить, что и до этой дойдет очередь. А это значит — города на дне океана будут!