Make your own free website on Tripod.com

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ

ТРОПИЧЕСКИЕ ЛЕСА: МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

Понятие "тропические леса - легкие Земли" стало почти азбучным. При этом, разумеется, фотосинтетическую деятельность лесных экосистем не отождествляют с работой легкого, а считают, что леса, особенно тропические, поглощая углекислый газ, являются источником кислорода, которым мы дышим.

В начале исторической эпохи тропические леса покрывали большую часть территории тропического пояса (между 23,50 с.ш. и 23,50 ю.ш.). К началу нашего столетия их площадь сократилась вдвое и сейчас равна 1,8-1,9 млрд. га, что составляет примерно 37-40% площади лесов планеты или около 12% суши. Тропические леса опоясывают большую часть Южной Америки, Западную Африку, Северо-Восточную Австралию, Индонезию, Бирму и Малайзию. Вдоль широтных границ их распространения климат континентальный с коротким засушливым периодом. В областях с большим количеством годовых осадков и незначительными колебаниями температуры располагаются влажные тропические леса.

По степени увлажнения тропические и субтропические леса делят на три категории: влажные и дождевые леса, заболоченные леса и сухие леса. Характерной особенностью зоны влажных тропических лесов является постоянство температуры - около 260С в течение года (средняя температура самого холодного месяца 250С, самого теплого 270С) и суточные колебания температуры воздуха, не превышающие 50С. Тропические дождевые леса - наиболее продуктивные лесные сообщества Земли. Они сосредоточили в себе приблизительно 40% всего органического вещества фитомассы планеты, а их продуктивность составляет 22% продуктивности всех лесов. Человек очень давно стал воздействовать на тропические леса. Для заготовки промышленной древесины вырубается 30-40% ежегодно расчищаемой площади, топливной древесины - примерно 4%, для нужд сельского хозяйства (возделывание культур) - около 50%, создания пастбищ - 6%. Эти цифры говорят о том, что основной причиной вырубки лесов является земледелие, главным образом подсечное, часто неконтролируемое правительственными органами. На площадях, предназначенных для сельского хозяйства, вырубают и выжигают всю биомассу, что ведет к быстрой эрозии почв. Через два-три года эта почва уже не годится для ведения сельского хозяйства. С трудом собрав два-три урожая, крестьянин вынужден перекочевывать на другое место и там снова вырубать лес. Если учесть, что общее число кочевых земледельцов составляет не менее 300 млн. человек, становится понятным, почему для сельского хозяйства нужны столь значительные площади.

Сведение тропических лесов - основная причина эрозии почв. В дождевом лесу, не подвергавшемуся антропогенному воздействию, с 1 га смывается около 1 т почвы, с такого же участка, занятого плантациями чая,- 20-160 т, искусственно созданного пастбища - 200 т, засеянного поля- 1000 и более тонн почвы в год. Вырубка лесов на водоразделе ведет к заиливанию рек и выносу в океаны большого количества элементов минерального питания, что вызывает бурный рост водорослей, уменьшает содержание кислорода в морской воде и в дальнейшем может отразиться на размерах популяции рыб.

Экологические последствия вырубки тропических лесов поистине трагичны. Вполне вероятно, что в настоящее время мы полностью не можем оценить размеров этой катастрофы. Что же касается воздействия вырубки на изменения глобального климата и его элементов, то они мало ощутимы.

Каковы же дальнейшие перспективы? По всей вероятности, вырубка тропических лесов будет продолжаться. По сути только после второй мировой войны начались серьезные работы по лесовосстановлению. Одна из основных мер воспроизводства лесных ресурсов - создание плантаций древесных пород, которые не могут заменить естественные леса, но служат источником древесины, продуктов питания, сырья для ремесел, защищают почвы от эрозии.

Вопрос.

Какие модели можно построить для оценки последствий вырубки тропических лесов?

ЗАЧЕМ НУЖНЫ ЛЕСА

ЛЕСА СОЗДАЮТ ЗЕМЛЮ. Около 500 миллионов лет на нашей планете существует мир высших растений, 380-400 миллионов лет из этого времени главенствующую роль в растительном царстве занимают леса. Они обогащают атмосферу кислородом, создают почвенный покров земли и устойчивые, способные противостоять временным неблагоприятным условиям биогеоценозы. Леса оказались активнейшими очагами жизни, эволюционирующей в развитии от простейших до самых сложных форм. И сейчас, в наше время, для половины всех живых существ планеты лес - это место обитания, родной дом.

На протяжении всех прошедших геологических эпох климат был почти единственным фактором, определяющим жизнь и судьбу леса. Оледенения и потепления расширяли или сокращали лесные площади, меняли видовой состав, сдвигали ареалы древесных и кустарниковых пород.

В какой-то мере все это происходит и теперь, но в наше время на судьбу леса наиболее активно влияет человек, его производственная деятельность. Человечество, по словам В.Вернадского, теперь превратилось в фактор геологический, и от него зависит будущее не только лесов, но и самой планеты.

НА ГРАНИ КАТАСТРОФЫ. Специалисты считают, что в наши дни Земля теряет примерно один процент своего лесного покрова. Особенно серьезная угроза нависла над тропическими лесами. А это самые продуктивные и наиболее населенные живыми существами уголки природы.

Тропические леса пока занимают пятую часть земной суши. Они дают две трети всего прироста органического вещества и примерно такую же часть кислорода. Специалисты полагают, что если вырубить леса в бассейне Амазонки, то содержание углекислоты в атмосфере возрастет на 20 процентов.

И тем не менее идет самое интенсивное уничтожение этих лесов - от 160 до 190 тысяч квадратных километров ежегодно (то есть территория, по величине равная площади Британских островов).

Человечество, вероятно, еще в полной мере не осознало, какую огромную, незаменимую роль в регулировании климата Земли и поддержании экологического баланса играют леса тропического пояса. Одно из ощутимых уже сейчас последствий уничтожения - это усиление парникового эффекта. А он возникает потому, что в атмосфере накапливаются углекислый и другие газы, которые легко могли бы быть "переработаны" лесами.

КИСЛЫЕ ДОЖДИ. Не становится больше лесов и в странах развитых, расположенных в благоприятном умеренном климате. Правда, причины деградации лесных массивов здесь несколько иные, но и они, опять же, связаны с хозяйственной деятельностью людей. Атмосфера загрязнена промышленными выбросами. Двуокись серы и окислы азота, растворившись в атмосферной влаге, образуют так называемые кислотные дожди. После них опадают листья, молодые деревца становятся хрупкими, как стекло. Ослабленные деревья уязвимы к воздействию всякого рода инфекций, болезней, вредных насекомых. Такие леса растут медленнее, они мало дают древесины, в них почти нет ягод, грибов, из таких лесов уходят звери и птицы.

Кроме того, оседают в лесах, на лугах, на полях производственные отходы при добыче различных полезных ископаемых - нефти, газа, угля, металлов.

Процесс гибели лесов от кислотных дождей в Европе развивается сустрашающей скоростью. В земле Гессен, скажем, в 1982 году больные деревья в больших количествах встречались на 5 процентах лесных площадей. В следующем году поражено было уже более 14 процентов территории, а сейчас -более половины.

БЕДА НЕ ПРИХОДИТ ОДНА.

Деградация лесов - предвестник изменения биосферы. Лес - сложный живой организм, биоэкос (от греческих слов - биос - жизнь и экос - дом, среда, условие). В этом доме жизни по своим законам живут тысячи больших и маленьких живых существ. Они приспособились друг к другу и к определенной природной обстановке. Если она меняется, создаются предпосылки для появления болезней. Еще совсем недавно в городской черте Москвы, Санкт-Петербурга, Братска и других городов росли прекрасные сосновые рощи. Сейчас там, если лесные участки еще где-то сохранились, как правило растут лиственные породы, а сосны, ели погибли от различных бактериальных, вирусных заболеваний. Но первопричина гибели хвойных пород не в этих болезнях - сначала сделали свое черное дело дым, газ, пыль. Они отравили, ослабили деревья. Сосны и ели не перенесли изменений, которые произошли в природе.

Больные, ослабленные леса больше других подвержены пожарам. Болезни лесов в наше время тоже стали обрушиваться нередко, как стихийное бедствие, на весь континент. Могучий американский каштан слыл одним из самых распространенных деревьев к востоку от Миссисипи. Он хорошо приспособился к окружающей среде, прекрасно рос и вдруг стал, как шутят лесоводы, жертвой международных связей. Причиной его невзгод оказался родственник - каштан из Китая, подверженный раковому заболеванию. Карантинные службы не досмотрели, каштан из Китая перебрался за океан и нанес огромный урон американскому каштану.

В тридцатых годах по Европе, Азии и Америке прокатилась чрезвычайно агрессивная болезнь, поражающая ильмовые породы деревьев: вяз, ильм, берест. Эта болезнь, от которой почти повсеместно погибли деревья, впервые была обнаружена в 1919 году в Голландии, отсюда и название ее - голландская болезнь вязов.

В России погибли все вязы пойменных и байрачных лесов в Ставропольском и Краснодарском краях, в Ростовской области, на Украине, в низовьях Волги и Урала. Это была настоящая катастрофа. И нет никакой гарантии, что завтра такое же не случится с любой другой породой.

А массовые нашествия вредных насекомых! Случалось, что от непарного шелкопряда погибало леса больше, чем от пожаров. До сих пор в сибирских лесах встречаются кладбища мертвого леса, погибшего из-за нашествия вредных насекомых.

ЛЕС - ФАКТОР КОСМИЧЕСКИЙ.

Климентий Аркадьевич Тимирязев называл лес фактором космическим. Он говорил, что жизнь леса - явление первостепенного значения, от которого зависит вообще жизнь на Земле.

Если количество лесов, а значит, и их активность будут расти пропорционально хозяйственной деятельности человечества, то леса поглотят весь излишек углекислого газа. Кроме того, атмосфера Земли обогатится кислородом - основой жизни. Часть этого кислорода превращается в озон. Озон защитит поверхность Земли от проникновения жестких космических излучений.

Леса поддерживают естественный ход природных процессов на Земле: фотосинтез органического вещества, регенерацию воздуха, регулируют кугооборот влаги. Они обеспечивают половодье, сохранность почвы, перерабатывают ежегодно от 500 до 800 тонн воды, отфильтровывают из воздуха до 500 тонн пыли.

ДОБРЫЕ НАДЕЖДЫ.

Во многих развитых странах отношение к лесам сейчас резко меняется. Создаются долгосрочные национальные программы по лесу. В них предусматривают комплексный, системный подход к улучшению лесного фонда. Участвуют в этих программах не только лесные ведомства, но и государственные и общественные организации.

Одна из первых таких программ - "МЕРА" - была разработана в Финляндии в 60-70-х годах. В этой программе -искусственное лесовосстановление, осушение, удобрение лесов, строительство лесных дорог. Сейчас программа "МЕРА" продолжается уже следующей, новой программой "Лес - 2000". Ее выполнение предусматривает значительное повышение продуктивности лесного фонда Финляндии, увеличение переработки древесины, улучшение условий для отдыха в лесу. Такие программы необходимо разработать в каждом государстве.

Задание.

Разработайте программу охраны и увеличения площади лесов для вашего края.

ПОЛИГОН ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Русский север издавна славился ценнейшим пресноводным жемчугом и семгой. Теперь жемчуга нет вовсе, сильно оскудели и запасы семги. Может ли что-нибудь сделать наука, чтобы вернуть прежние северные богатства?

Начнем с жемчужницы - пресноводного двустворчатого моллюска, в теле которого развиваются жемчужины. Однако из-за чрезмерного промысла и загрязнения рек отходами промышленных предприятий численность ее быстро сокращается. Сейчас этот вид занесен в "Красную книгу". Не намного лучше обстоит дело и с семгой. Уловы сократились втрое, исчезли естественные популяции во многих реках, а попытки искусственного воспроизводства семги пока успеха не принесли.

Таким образом, реальна опасность безвозвратной утраты европейской жемчужницы, а вместе с ней и семги. Но чрезмерный отлов и загрязнение воды - это еще не самое главное. Жемчужница способна профильтровывать до 50 л воды в сутки, что превращает популяцию моллюсков в важнейший компонент биоценоза реки, способный очистить воду до поистине кристальной прозрачности. Опасность в том, что личинки жемчужницы, появляясь в конце лета - начале осени, для того, чтобы не погибнуть, должны обязательно прикрепиться к жабрам рыбы. Если это удалось, личинка погружается в жаберную ткань, вокруг нее образуется защитная оболочка - циста. Питается личинка за счет хозяина, т.е. паразитирует, превращаясь в маленькую копию взрослого моллюска. Затем молодой моллюск покидает хозяина, падает на дно и начинает самостоятельную жизнь.

А вот паразитировать личинки жемчужницы могут не на любых рыбах, а только на тех, что обитают в тех же биотопах (местах обитания) - семга, форель, хариус, кумжа. Из них только в ареал семги и кумжи полностью вписывается ареал европейской жемчужницы.

Но только ли паразитизмом (который, кстати, вреда хозяину особого не наносит) связана жемчужница с семгой? Оказывается, что нет. Взрослые жемчужницы, эффективно очищая воду в реке, благоприятно влияют на воспроизведение семги. Отношения жемчужницы и семги - это необязательное сожительство, в котором моллюск сильнее зависит от рыбы, чем рыба от него.

Сейчас семга нерестится в 33 реках, но только в одной -Варзуге - она обильна. Почему же Варзуга оказалась самой продуктивной? Обследовав реку, здесь обнаружили крупную популяцию жемчужниц - около 80 особей. Приблизительный подсчет показал, что популяция моллюска в Варзуге за сутки осаждает около 200 т взвеси и очищает воду до кристальной чистоты. И именно в этой реке многочисленна семга. Конечно, на обилие рыбы влияют и другие факторы: здесь не сплавляют лес, нет промышленных предприятий, река труднодоступна для массового браконьерства. Напрашивается вывод, что в этой реке существуют оптимальные условия для обоих компонентов симбиотической системы, биоценоза жемчужница - семга. А если это так, то ценность Варзуги возрастает неизмеримо. Река должна послужить не только источником и резерватом для семги и жемчужницы, но и эталоном, без изучения которого не возможно восстановить численность ни семги, ни жемчужницы.

Таким образом, в бассейне реки Варзуги есть все условия для создания государственного заповедника "Варзуга". Но организация его осложняется тем, что в устье реки ведется промысел семги, а промышленный лов и охрана несовместимы. К тому же, промысел семги - основной источник доходов для местных жителей. Поэтому ликвидация промысла приведет к падению жизненного уровня населения и безработице. Противоречие настолько острое, что положение на первый взгляд кажется безвыходным. Однако выход существует. Решить проблему можно, создав не государственный, а биосферный заповедник. Если в обычном заповеднике запрещен любой вид хозяйственной деятельности, то в биосферном, наоборот, традиционное хозяйство рассматривается как неотъемлемая часть. И именно в биосферных заповедниках разрабатываются методы природосберегающего хозяйствования.

Биосферный заповедник "Варзуга" может стать полигоном для экспериментальных исследований, для разработки и внедрения научно обоснованных методов хозяйствования, природосохраняющих и природовосстанавливающих технологий.

Задания.

Какие исследования необходимо было выполнить ученым для изучения взаимосвязей в экосистеме реки Варзуги? Предложите другие решения противоречия между необходимостью охраны реки и обеспечения традиционного промысла местного населения.

ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ СЖИГАТЬ ОПАВШИЕ ЛИСТЬЯ?

Ежегодно весной и осенью города и крупные поселки на одну-две недели погружаются в дым: всюду полыхают и коптят костры из опавших листьев, старой травы, сучьев и мусора. Наиболее старательные горожане в этот период тщательно вычесывают листву из-под кустарников и деревьев, из палисадников, сгребают листву в скверах и парках. Сгребают и жгут. Внешне города становятся как будто ухоженными, прибранными. Но природе - деревьям и кустарникам - наносится непоправимый ущерб. Ведь подстилка из листвы и мелких отмерших побегов - важнейший элемент природных экосистем. Через подстилку осуществляется сложнейший обмен веществ, взаимодействие высших растений с низшими. Почему, например, исчезают ятрышники, ночные фиалки и другие представители лесных орхидей? Из-за уничтожения подстилки. Орхидеи сожительствуют с грибами, а для грибов лесная подстилка является жизненно важным субстратом. Уничтожили подстилку - исчезли грибы, а вместе с ними и орхидеи. В подстилке живут многие столь необходимые лесу насекомые, нужна она, прямо или косвенно, птицам. Она как губка впитывает влагу и отдает ее корням деревьев и других растений. А ведь города по условиям увлажнения сравнивают с полупустынями и даже с пустынями. Из-за покрытия большой площади асфальтом, а также из-за искусственного дренажа воздух в городах, как правило, сухой. Так, относительная влажность воздуха в городе в жаркие летние дни составляет всего 20-22 процента, а это условие атмосферной засухи. Положение усугубляется изолированностью многих деревьев и кустарников в городе (в естественной обстановке они растут плотно сомкнутыми сообществами, создают своеобразный микроклимат с повышенной влажностью).

Подстилка - это и одеяло, надежно предохраняющее почву в зимние месяцы от промерзания, а летом от опасного уплотнения. Ведь почва в лесах обычно рыхлая, богатая воздухом и влагой. Но лишенная подстилки, она быстро уплотняется. Именно из-за такого уплотнения почвы во многих городских парках и скверах гибнут деревья.

Кроме того, подстилка из листьев и опавших побегов -отличное органическое удобрение, ведь деревья и кустарники, как правило, никто не удобряет. Поэтому каждый горожанин, прежде чем решить для себя вопрос, сжигать листву или не сжигать, должен помнить,что это не мусор, а единственное для деревьев и кустарников удобрение. Лишенная опада почва неизбежно истощается. Замечено, что лишенные опавшей листвы деревья в парках через 20 лет снижают прирост в 1,5 раза. Деревья и кустарники ослабевают, хиреют, становятся более уязвимыми для вредителей и воздействия болезней. Сейчас очень много говорят о необходимости подкармливания птиц и белок. И почему-то совсем забыли, что деревья и кустарники в городе находятся на голодном пайке, что они тоже нуждаются в подкормке. Нелишне упомянуть и о том, что во время перепревания листвы выделяет физиологически активные вещества, которые, по мнению некоторых врачей, способствуют выздоровлению больных.

И тем не менее, опавшая листва раздражает горожан, и ее, как мусор, сгребают и жгут. И, сгребая, обнажают корни растений. Массовое сжигание листвы приводит к такому загрязнению атмосферы, которое сравнимо с мощными промышленными выбросами. Ухудшается самочувствие людей, обостряются некоторые хронические заболевания, особенно у лиц, страдающих астмой. Вероятно, многие, сжигающие в городах листву, и не подозревают, что они нарушают Закон об охране атмосферного воздуха, согласно которому запрещается сжигать в городе отходы.

Задание.

Составьте программу сохранения опавших листьев в городе.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ

Потребление человечеством разнообразных лекарственных растений растет год от года , ведь благодаря развитию науки в них обнаруживается все больше полезных соединений. Естественно, что расширяется ассортимент необходимых медицинской промышленности растений, и, как следствие, растут заготовки. Запасы природного сырья скудеют, сокращаются ареалы лекарственных растений, редеют их популяции. Уже более 20 видов попали в "Красную книгу". Каковы же основные причины? Их две: во-первых, антропогенная нагрузка во всех своих проявлениях, в первую очередь - освоение природных территорий, во-вторых, неумеренные заготовки как специальными заготовительными конторами, так и частными лицами.

Естественно, сразу напрашивается вывод, что настало время отказаться от использования многих лекарственных растений, чтобы сохранить их как биологические виды, поддержать разнообразие природы. Однако такой отказ вряд ли целесообразен. Сейчас действительно нет ничего, что можно было бы противопоставить эксплуатации некоторых лекарственных растений: заменить приготовляемые из них препараты нечем, а химический синтез многих таких веществ пока не разработан. Да и не все виды полезных растений мы умеем выращивать на плантациях, подобно сельскохозяйственным культурам.

Значит нужно найти путь, который позволил бы совместить потребительские интересы с необходимостью сохранить источники растительного сырья.

Метод, когда ставшие редкими растения надо охранять так же, как охраняют редких животных, здесь неприменим. Нельзя забывать, что растения - это продуценты органического вещества, "предназначенные" в пищу животным. Например, все знают, что трава, съеденная скотом, на следующий год вырастает. Имено этим тривиальным фактом можно примирить охрану полезных растений и их эксплуатацию.

Использование растений в разумных пределах не только не препятствует, но даже способствует их процветанию. Примечательно, что в Киргизии неиспользуемые заросли лекарственного растения эфедры находятся в худшем состоянии, чем регулярно эксплуатируемые при соблюдении правил и сроков сбора.

Для того, чтбы реализовать в практической жизни две взаимоисключающие цели - сохранять и использовать лекарственные растения, необходимо, в первую очередь, регламентировать места сбора растений и величину нагрузки. А для этого необходимо точно картировать весь ареал каждого вида и определить численность и густоту зарослей. И, кроме того, помимо границ, надо знать и структуру ареала. Известно, что на периферии области своего распространения каждый вид довольно редок, и заготовки здесь могут привести к его быстрому уничтожению. Но в ареале есть пространства с наиболее благоприятными условиями жизни растения, на таких участках его популяции многочисленны, вид доминирует (преобладает) в растительных сообществах. В таких местах, названных ценоареалом, вид процветает и легко восстанавливается. Именно в ценоареале заготовки сырья наиболее выгодны экономически и наносят виду наименьший ущерб.

Чтобы эксплуатация диких лекарственных растений была щадящей, кроме скорейшего выявления их природных запасов, очень важно закрепить территории за заготовителями; "облагораживать" естественные заросли, высевая или высаживая растения для восстановления подорванных заготовками популяций. Необходимо также выращивать растения на плантациях, тогда можно будет сочетать заготовки в природе и на плантациях и, следовательно, снизить нагрузку на дикие заросли.

Кроме того, предлагается компромисс между законом и удовлетворением потребностей в лекарственном сырье: специально для полезных диких растений ввести в Красной книге еще две категории.

Первая из них - это виды, нуждающиеся во временной охране. Сюда следует отнести растения, запасы которых истощены на всей основной площади распространения, но могут быть восстановлены за несколько лет.

Вторая категория - виды, нуждающиеся в частичной охране, т.е. не по всему ареалу , а только в тех областях, где их запасы подорваны заготовками. В Красной книге должны быть перечислены области, в которых эксплуатация запрещается.

Задание.

Составьте программу рационального отношения к лекарственным растениям в природе.

КАК СОХРАНИТЬ ЛЕСА ЛАТВИИ

Летом 1992 года горело наше самое большое материальное и духовное богатство - лес. Пламя уничтожало все: деревья, кусты, траву, животных, насекомых.

Статистических данных еще нет, но опыт, накопленный при тушении пожаров, несомненно, пригодится в будущем. Ведь лесные пожары в определенной степени - неизбежность. И очень многие причины пожаров естественны. Происходит так называемое самовозгорание: от кусочков стекла, торфяных зон, молнии. Зачастую истинную причину обнаружить трудно. С этим надо считаться, так как каждое лето происходят большие и малые пожары, в зависимости от погодных условий. Разумеется, есть и немало случаев злонамеренных поджегов. На примере самого богатого флорой и фауной в Латвии заповедника Слитере можно сделать выводы, пригодные для всех хозяйств Латвии. Парадоксально, но с экологической стороны пожар в Слитере принес некоторую пользу.

Из 14000 га заповедника выгорело более 3000 га. Но оказалось, что это именно та часть территории заповедника, которая когда-то была искусственно восстановлена (т.е. естественный процесс в заповеднике уже был нарушен). Было принято решение не вырубать, не чистить эту территорию, только для обеспечения доступа к ней проложить дороги. Через две недели после пожара зазеленела трава, целиком восстановилось травяное покрытие. Видели следы и возвратившихся на старые места зверей. Конечно, многие звери погибли, особенно детеныши.

Пожар в лесу, безусловно, является трагедией, но в ней есть и проблеск - это естественное воспроизводство. Шведские лесоводы, например, никогда искусственно не восстанавливают горевшие леса. А лесоустройство у них на очень высоком уровне.

Очень важно реагировать на загорание леса оперативно. Ведь, если начать тушение вовремя, то не надо ни большого опыта, ни особых сил, хватит одной пожарной команды. Не во всех лесохозяйствах должным образом организована работа. Не хватает денег для приобретения химических средств тушения, которые с водой всасываются в корневища и препятствуют проникновению огня. А вода в большую жару просто испаряется.

Большое зло причинили пожары в хозяйственных лесах, так как эти леса предназначены для получения продукции. Ущерб огромен. Древесина теряет свое качество. Срывается план вырубки.

Сейчас в лесах Латвии тревожное положение. Огромные суммы за экспорт леса позволяют наживаться людям, которые ничего не делают для его пользы. Вырубка, превышающая объем годового прироста, наносит лесу значительный ущерб: уменьшается объем восстановленного леса. Для сохранения нормальной структуры леса необходимо 20% саженцев. Сейчас их посадкой заняты лесники, наемные рабочие, которые часто не соблюдают правила посадки. Древесные культуры чахнут, распространились заболевания елей. Из-за отсутствия средств не используется селекция.

Задания.

Какие проблемы возникают в экосистемах лесов? Какие решения этих проблем вы можете предложить?

ЭТИ ДРАГОЦЕННЫЕ МОРСКИЕ ВОДОРОСЛИ

От них долго отказывались, их не считали полноценным продуктом, а теперь морские водоросли необходимы в питании, незаменимы в медицине и в сельском хозяйстве.

Где же еще искать новую пищу, как не в морях, этих обширных и по существу совсем не разработанных полях нашей планеты? Человек давно использует древние морские растения. Каждый год их список пополняется новыми названиями, но, увы, служат человеку лишь два десятка из огромного количества морских водорослей: 20-30 тысяч видов насчитывается во всех морях и океанах планеты - красные, зеленые, бурые, голубые. Их размеры - от почти микроскопических до тридцатиметровых гигантов. Активно используют их текстильные , бумажные, пищевые, медицинские производства. Уже начато строительство бассейнов для получения морских водорослей. Для наиболее ценных видов разработана техника выращивания из семян в лаборатории, а затем пересадка морских водорослей на тросах в море.

Но конечно, серьезная наука о морских водорослях еще в начале пути.

ПОЛЕЗНЫЕ МИКРОВОДОРОСЛИ

Американские ученые под руководством Л.Брауна показали, что крупномасштабное выращивание микроводорослей приостанавливает накопление углекислого газа в атмосфере и развитие парникового эффекта. Микроводоросли на единицу площади поглощают в 20 раз больше углекислого газа, чем сельскохозяйственные растения. Их биомасса может быть переработана в жидкое горючее, использована как корм для сельскохозяйственных животных, сырье для получения лекарств или пигментов. Улавливая СО2, образующийся при сжигании угля, фильтрами из микроводорослей (которые затем можно превратить в горючее), удается уменьшить выброс углекислого газа вдвое. "Плантации" микроводорослей всего на 1% засушливых земель в штатах Аризона и Нью-Мексико смогут дать ежегодно около 6% общей потребности США в жидком горючем о одновременно поглощать 3,2 % всего выброса. Из коллекции, содержащей 1500 штаммов микроводорослей, отобраны 10 наиболее эффективно поглощающих углекислый газ. Проводятся ганноинженерные опыты для улучшения характеристик выбранных штаммов, например, усиления синтеза липодов, необходимых при получении горючего из биомассы.

СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ

Многие деревья не менее богаты целебными свойствами, чем травы. Взять, к примеру, сосну обыкновенную. Каждый из нас любовался этими красавицами - не деревья, а мачты: ни единого сучка в нижней части медно-красных стволов.

Латинское название сосны происходит от кельтского слова "пин", что означает "скала" и указывает на частое обитание сосны на скалистых обрывах и горных скалах. У многих народов сосна считается символом стойкости и выносливости.

Сосновые леса занимают большие площади. Встречаются 15 видов сосны. Воздух соснового бора чист и напоен ароматом хвои. Давно уже замечено, что он полезен для людей со слабыми легкими и особенно для больных туберкулезом. Исследования профессора Б.П.Токина с сотрудниками показали, что хвоя сосны выделяет в воздух фитонциды, обладающие антибактериальными свойствами.

Но не только живительный воздух соснового бора имеет лечебное значение. Неспроста сосна, подобно дубу и березе, занимает почетное место в зеленой аптеке. Ее можно считать одним из старейших лекарственных растений. Сосновая хвоя упоминается в самых древних из дошедших до нас рецептов, запечатленных на глиняных табличках древнего Шумерского государства. И в наши дни сосна представляет для медицины наибольшую ценность среди других хвойных пород.

Отвар из сосновых почек обладает дезинфицирующим и отхаркивающим действием. При воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей хорошо помогают ингаляции.

Свежая хвоя сосны очень богата витаминами, особенно витамином С и каротином. Содержит до 0,36% эфирного масла, 12% смолы, биологически активные вещества (алкалоиды и флавоноиды). Она может быть использована для приготовления хвойных витаминных отваров в домашних условиях. В ветках с хвоей ("лапках"), сохраняемых в снегу , содержание витамина С не снижается в течение 2-3 месяцев.

Эфирное масло, получаемое из сосны, входит в состав препаратов пинабин, фитолизин, применяемых при мочекаменной болезни.

Из естественных трещин коры или небольших искусственных надрезов медленно стекает по стволу сосны светло-желтая, прозрачная смола - живица. Многие миллионы лет назад обильно вытекающая из сломанных сосен живица застывала в твердую массу, которую мы знаем как янтарь. Одно дерево сосны может дать до литра и более живицы. Очищенная живица применяется при изготовлении не, а также как ранозаживляющее и бактерицидное средство. Кроме того, из живицы получают скипидар и канифоль. Скипидар как лекарственное средство применялся еще древними греками и римлянами. Сейчас скипидар используют в качестве препарата, обладающего раздражающим, обезболивающим и антисептическим действием.

В свою очередь, из скипидара получают терпингидрат - известное всем отхаркивающее средство.

Из почек сосны готовят отвар. Однако, прежде чем принимать его, не забудьте посоветоваться с врачом: сосновые почки противопоказаны при ряде почечных заболеваний. Следует также иметь в виду, что у некоторых больных они могут вызывать аллергические заболевания.

Вопросы.

  1. Почему туберкулезные больницы чаще всего строят в сосновых лесах?
  2. Сосна и ель очень чувствительны к загрязненному воздуху, Опаснее всего для них сернистой газ. Он обжигает хвою, и она желтеет и гибнет. А вот лиственница лучше переносит загрязнение воздуха и может достаточно хорошо расти в тех местах, где ель и сосна растут плохо. Как вы это можете объяснить?

МОЖЖЕВЕЛЬНИК

Можжевельник часто называют северным кипарисом. Этот небольшой кустарник или деревце имеет крону в виде конуса. Но есть можжевельники с плакучей, шаровидной и другой кроной.

Как у всех хвойных пород, у можжевельника образуются шишечки. Но они не древеснеют, а становятся мясистыми. Да и чешуек на них не увидишь. Шишки очень похожи на ягоды. Отсюда и название шишкоягоды.

Можжевельник обыкновенный называют еще и хвойным виноградом. Вместе с иссиня- черными шишкоягодами на дереве можно найти и совсем зеленые. Такое соседство объясняется тем, что шишкоягоды зреют два года.

Шишкоягоды добавляют для аромата в пироги и пряники. В зимнюю пору они спасают от голода многих полезных птиц: глухарей, рябчиков, тетеревов, свиристелей, снегирей.

Это растение - превосходный санитар. Там, где растет можжевельник,, воздух всегда чист. Летом за день гектар можжевельника выделяет до 30 кг фитонцидов, губительных для микроорганизмлв. Этого количества хватает, чтобы очистить воздух среднего по величине города. Можжевельник выделяет фитонцидов примерно в 6 раз больше, чем другие хвойные породы, и в 15 раз больше, чем лиственные.

Многие можжевельники растут медленно, у большинства видов из-за различных нарушений не происходит семенного возобновления. Они нуждаются в охране.

Можжевельник дает не только целебный воздух, но и древесину - на топливо, Шишкоягоды - для фармацевтической промышленности,а также является стойким защитником почв от эрозии.

Можжевельник, как и другие хвойные, трогается в рост есной весьма рано. Поэтому его сажают раньше лиственных пород в пасмурную, сырую погоду. К почве можжевельник нетребователен, но лучше растет на песчаных и известковых, достаточно увлажненных почвах. Морозостоек.

Задание.

Некоторые авторы предлагают использовать можжевельник в городском озеленении, так как он устойчив к газу и дыму, Другие утверждают, что можжевельник чувствителен к загрязнению воздуха - это затрудняет его использование в озеленении. Как могли возникнуть такие противоположные мнения? Предложите способы проверки устойчивости можжевельника к загрязнению воздуха.

ЧЕМ ДРЕВНЕЕ - ТЕМ АКТИВНЕЕ

В последние годы наблюдается растущий интерес к применению в медицине лекарственных веществ природного происхождения. Этот интерес вполне закономерен, поскольку нет сомнений в том, что природные вещества должны лучше "вписываться" в обмен веществ организма и обладать минимальным побочным действие, то есть должны лечить, нанося больному минимум вреда. Человеком практически используется всего около трехсот видов растений, что составляет ллшь десятые доли процента от числа всех видов.

Целебные свойства растений были открыты в результате бесчисленных экспериментов, выполнявшихся миллионами людей на протяжении тысячелетий. Конечно, народная медицина не могла изучить все свойства всех растений. В принципе современные методы позволяют ускорить этот процесс,и все же всестороннее фармакологическое изучение даже одного природного объекта - от выделения в чистом виде содержащихся в нем веществ до из исчерпывающей проверки на биологическую активность - занимает так много времени, что на быстрый и гарантированный успех рассчитывать невозможно. Иначе говоря, проверять на биологическую активность следует не все расетния подряд, а руководствуясь определенной стратегией поиска.

В чем эта стратегия может заключаться? Какими критериями следует пользоваться, выбирая объект исследования?

Рекордной биологической активностью, как известно, обладают яды природного происхождения. Яды лягушки кокои, рыбы фугу, змей, скорпионов и пауков - все эти вещества в ничтожных дозах смертельны для человека и многих животных. Ядовитость одних видов по отношению к другим имеет, конечно, определенную эволюционную ценность - скажем, ядовитого зайца избегали бы лисы и волки. Для нас же важно, что все виды, распологающие "химическим оружием", относятся к реликтовым формам жизни, возникшим сотни миллионов лет назад и сохранившимся до настоящего времени в практически неизменном виде.

Следовательно, расхождение видов в результате эволюции сопровождается повышением их биологической несовместимости, которую можно рассматривать как особую форму биологической активности, защищающей один вид от другого. Эта закономерность носит, по-видимому, весьма общий характер, так, если ткани однояйцевых юлизнецов иммунологически не совместимы, то уже ткани разных особей одного и того же вида вызывают резкую реакцию отторжения, способную привести к гибели реципиента, а животные разных видов даже не способны скрещиваться. Вместе с тем, с течением времени виды если не вымирают, то вырабатывают какие-то особые защитные механизмы, позволяющие им в конце концов становиться абсолютно устойчивыми в эволюционном отношении - например. еще задолго до появления человека на Земле пчелы были такими же, как и сегодня. И нет сомнений, что все эти механизмы имеют химическую основу.

Таким образом, реликтовость может служить верным критерием биологической активности веществ, вырабатываемых видом. Действительно, практика показывает,что наиболее древние виды обладают не только рекордной токсичностью, но и наиболее целительными свойствами - другим проявлением биологической активности, характер которой часто зависит от дозы. Женьшень, элеутерококк, маралий корень - эти и многие другие растения, широко применяемые восточной медициной, относятся к древнейшим видам; пчелы производят целую гамму целебных веществ; змеи, яд которых используется в мецине, тоже относятся к древнейшим формам жизни.

Лекарственные свойства многих веществ, производимых пчелами, стали известны скорее всего потому, что люди знакомы с этими удивительными насекомыми уже многие тысячи лет и имели возможность многое перепробовать. А сколько еще почти совершенно не изученных видов живых существ живет рядом с нами?

Одно из веществ, вырабатываемых пчелами и используемых в медицине,-прополис,облад ающий сильными антисептическими свойствами. Именно это вещество обеспечивает пчелам чистоту в улье; но в муравьиных гнездах и в гнездах термитов тоже нет тлена, хотя живут эти насекомые в условиях, когда чистоту поддерживать куда труднее, чем в улье, продуваемом ветром и прогреваемым солнечными лучами. Не значит ли это, что муравьии термиты вырабатывают аналог прополиса, но только более активный, чем прополис пчел? Действительно, согласно нашему предположению, вещества, вырабатываемые муравьями и термитами, которые эволюционно древнее пчел, должны быть и более биологически активными. Не следует ли химикам и фармакологам обратить на эти насекомые особое внимание?

Известно, что пчелиная матка, "царские особи" муравьев и термитов живут раз в десять дольше рядовых сородичей, хотя выводятся из одних и тех же яиц и занимают особое положение только благодаря специальному рациону. Поскольку продолжительность жизни каждого вида скорее всего генетически запрограммирована, то не значит ли это, что насекомые располагают веществами, способными блокировать генетическую программу, дающую команду к гибели индивидуума? Не эти ли вещества сделали пчел, муравьев и термитов устойчивыми и в эволюционном отношении, так сказать, эволюционно бессмертными? И не способны ли эти же вещества или их аналоги продлевать и жизнь людей? Ведь известно же, что в ходе эволюции генетический аппарат скорее всего не перестраивается, а усложняется, в результате чего онтогенез повторяет филогенез; поэтому не исключено, что вещества, блокирующие у насекомых наступление старости и смерти, могут послужить основой для создания "эликсира молодости".

Если возраст вида действительно позволяет намечать наиболее перспективные пути поиска биологически активных веществ, то следует ожидать, что хвойные растения могут обладать юолее ценными лекарственными свойствами, чем растения лиственных пород, а еще более интересные результаты должно дать изучение споровых. Одноклеточные организмы должны быть источником более биологически активных веществ, чем многоклеточные. И разве не находятся вверху этой иерархической лестницы простейшие и древнейшие живые создания - вирусы, способные непосредственно воздействовать на генетический аппарат организма-хозяина?

Вопросы.

  1. Согласны ли вы с мнением автора?
  2. Какие гипотезы автора, с вашей точки зрения, являются достоверными, а какие сомнительными? Как их можно проверить?

РАСТЕНИЯ И МЫЛО

В природе встречается довольно много растений, способных образовывать пену. Это происходит из-за наличия в них сапонинов - аморфных, хорошо растворимых в воде веществ, обладающих способностью давать пенящиеся растворы. Сапонины находят все более широкое применение в производстве шампуней, моющих средств и жидкостей для ванн.

Сапонины содержат растения, принадлежащие к семействам лилейных и амарилисовых. Богаты ими и представители семейства норичниковых, пасленовых, гвоздичных. Мыльнянка, хлопушка, зорька, качим и некоторые другие растения из семейства гвоздичных во всех своих частях содержат сапонины. Особенно много сапонинов в клетках подземных частей растений. В молодых растениях содержание сапонина ниже, чем в старых: количество его резко увеличивается к моменту цветения.

Среди растений-пенообразователей особенно выделяется мыльнянка лекарственная ("мыльная трава", "красный мыльный корень", "собачье мыло"). Название этого растения обусловлено тем, что при растирании корней мыльнянки лекарственной с водой образуется пышная, долго не оседающая пена. Особенно хорошо мылятся высушенные и измельченные коневища. Растворы, содержащие сапонины, применяются для мытья и отбеливания особенно нежных шерстяных, шелковых и других тканей, портящихся от применения обычного мыля. При мытье рук мыльнянкой не следует вдыхать и пробовать пену, так как она в этом случае может вызвать чихание.

Корни зорьки ("дикое мыло", "татарское мыло", "боярская или барская спесь") с давних времен используют для устранения жира при стирке и выведении жирных пятен с одежды, а также для мытья рук. Лучше всего использовать порошок из корней.

Листья грыжника голого при растирании с водой дают мыльную пену, которая хорошо отмывает и смягчает руки. В ней можно стирать шерсть и шелк.

Как и грыжник, смолевка-хлопушка относится к семейству гвоздичных. Белые цветки хлопушки имеют вздутую чашечку, которая замечательно хлопает при надавливании. Стебель у нее липкий, в связи с чем латинское ее название происходит от слова "слюна". В качестве мыла у хлопушки также используются корни.

Осенью для мытья рук и выведения пятен на одежде используют плоды конского каштана, также содержащие сапонин.

К пенообразующим растениям относится и солодка. Порошок, получаемый из ее лакричного корня, способен давать с водой обильную пену.

Как мыло употребляют и гриб-трутовик, растущий на стволах лиственниц ("лиственничный гриб"). Для мытья используется ее внутренняя ткань.

Особенно грязные руки рекомендуется мыть ягодами бузины. Они не дают пены, но очень хорошо отмывают грязь.

ЛЕСОПАРК НА ШАХТНОМ ОТВАЛЕ

В течение многих лет экология эстонского города Кохтла-Ярве оставляла желать много лучшего. С 1916 года ведется там разработка богатейшего месторождения горючих сланцев - как закрытым, так и открытым способом. С тех же спемен работают в городе и химические предприятия, перерабатывающие добытый продукт. Ничего удивительного, что сланцевые отвалы занимают в Кохтла-Ярве огромные площади. Бывали случаеи, когда от нагревания отвалы возгорались, что далало атмосферу в городе поистине удушающей.

Но в последнее время ситуация коренным образом изменилась: отвалы стали покрывать слоем гумусового грунта и высаживать на них деревья, кусты и травы. Сегодня на этих площадях, несмотря на каменистую почву,, разросся настоящий лес. Там растут ель, липа, береза и многие другие деревья - всего тридцать пять видов, множество разных кустарников, включая витаминные - шиповник, малину, облепиху, сорок один вид грибов, в том числе маслята, сыроежки и подберезовики. Лесопарк на отвалах становится местом отдыха жителей города и даже местом сбора грибов и ягод.

Вдохновленный удачей городской центр озеленения попытался засадить растительностью и зольные отвалы сланцехимического комбината. И хотя на сей раз результаты оказались куда более скромными, но все же некоторые виды растений сумели выжить даже в таких условиях.

ЛЯ Г У Ш К А - ЗОЛОТОИСКАТЕЛЬ

Об этом случае рассказал старый криминалист из московской прокуратуры. На одном из сибирских приисков были обнаружены хищения золота в особо крупных размерах.Золотой песок сложными путями доставляли в Москву, где его переплавляли в ювелирные изделия, ставили на них государственную пробу и продавали. Курьер, перевозивший металл, был арестован, у него изъяли мешочки из-под золотого песка, но пустые и старательно постиранные.Нужно было доказать, что именно в них перевозили краденое золото.

И тут эксперт вспомнил об удивительной способности некоторых живых организмов реагировать на присутствие в окружающей среде определенных химических элементов. В частности, в опытах знаменитого биолога Н.К.Кольцова

ничтожная примесь золота в воде, недоступная для современных высокочувствительных датчиков, вызывала у обычных лягушек хорошо заметное расширение кровеносных сосудов. Эту способность и решил использовать эксперт. В три стакана налили дистилированную воду. В один поместили мешочки, в которых, как предполагалось, перевозили золото, в другой - несколько крупинок золота с того же прииска, а в третьем не было ничего, кроме воды, - это был контроль. В каждый стакан посадили по лягушке. Через несколько минут в стакане с крупинками золота у лягушки покраснело брюшко - это вздулись и стали просвечивать сквозь кожу кровеносные сосуды. Такая же картика была и в стакане, где находились мешочки, а в контрольном стакане ничего не произошло. Так было наглядно доказано наличие в мешочках ничтожных следов золота.

НОВЫЕ УКРАИНСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Непривычным для геологов делом заняты специалисты объединения "Геопрогноз" Украинского госкомитета по геологии и использованию недр. Они ищут полезные ископаемые в заброшенных отвалах предприятий и старых месторождений.

Начались такие поиски, конечно, не от хорошей жизни. Ведь собственного сырья Украине явно недостает, а закупка его за границей обходится недешево. Отвалы же некоторых заводов содержат иногда весьма ценные вещества и в немалых количествах. В залежах, например, возле каолинового завода под Винницей был обнаружен дефицитный минерал "монацит". В его состав входит ряд редкоземельных металлов, совершенно необходимых для электронной и радиотехнической промышленности. Находят ценные вещества и на территории старых месторождений.

Добыча сырья из такого рода залежей несопоставимо легче, нежели традиционная, и обходится намного дешевле. Немалую пользу приносит она окружающей среде. Да и вообще - зачем искать под землей то, что можно найти непосредственно под ногами?.

НЕФТЬ ГЛУБИННЫХ НЕДР И НОВАЯ " БИОСФЕРА"

Т.Голд (член Королевского общества Швеции) выдвинул гипотезу,согласно которой в недрах Земли находятся огромные запасы углеводородов, существующие там с момента формирования нашей планеты. В подтверждение этой гипотезы приводится в частности, наличие в зонах развития подводных гидротерм особого вида теплолюбивых бактерий, которые для своей жизнедеятельности используют не солнечную энергию, а энергию выбрасываемых из земных недр углеводородов. Подобные бактерии, по гипотезе Голда, создают в сочетании с глубинными углеводородами своеобразную "биосферу".

Будучи издавна законсервированы в глубинах Земли, углеводороды под действием высоких давлений и температур образуют соединения, входящие в состав нефти, а затем они на протяжении геологических эпох перемещаются к поверхности. Гипотеза Голда - альтернативна современной теории, согласно которой нефть, газ и другие ископаемые углеводороды формируются из биомассы, которая образовалась на поверхности Земли, а затем была захоронена, попав в условия высоких температур и давлений. Основным подтверждением этой теории служит тот факт, что углеводороды содержат соединения биологического происхождения.

Недавно на конференции, организованной журналом "Nature", Голд сообщил об экспериментальных фактах, подтверждающих его гипотезу. Министерство энергетики Швеции для ее проверки выделило средства на бурение скважины глубиной 6 км. Извлеченные из забоя образцы нефти по химическим свойствам оказались близки к нефти и сланцам, расположенныи вблизи поверохности, что, по мнению Голда, подтверждает его предположение о перемещении углеводородов из глубоких недр наверх. Голд наблюдал также характерные профили распределения различных углеводородов по глубине скважины: например, относительно легкий метан гаходится ближе к поверхности по сравнению с более тяжелым пентаном, наблюдаемым на самых глубоких уровнях. Кроме того, в извлеченном с глубины 6 км магнетите были обнаружены органические вещества, о существовании которых на столь большой глубине до сих пор не было известно. Присутствие этой органики Голд также связывает с перемещением вещества новой "биосферы" из недр к поверхности Земли. Полученные образцы им переданы в лаборатории, специализирующиеся на изучении бактерий.

Министерство энергетики Швеции совиестно с правительством и представителями промышленности решили для продолжения этих исследований выделить 4 млн долларов на бурение более глубокой скважины (7,5 км) в том же месте, где пробурена первая.

Если теория Голда подтвердится, это будет означать, что глубоко в недрах Земли существуют громадные запасы топлива.

ТАМ, ГДЕ АЖУРНАЯ ПЕНА

Пена, которая образуется при сильном ветре на берегах одного монгольского озера, привлекла внимание местных химиков. После того, как они проаналихзировали состав наносов, покрывающих берега, оказалось, что эти природные соли можно использовать в качестве моющего средства. Находку мгновенно оценили подобающим образом - в Гоби-Алтайском аумаке уже действует на полных оборотах предприятие по производству стирального порошка из сырья, обнаруженного таким неожиданным образом.

НУ, КОМАРЫ, ПОГОДИТЕ !

Препарат, который открывает новые возможности в борьбе с комарами, мухами и другими дасаждающими нам насекомыми, получен бельгийским химиком Альфонсом Вандонинком. Специалист по гербицидам, он однажды заметил, что некоторые полевые растения отпугивают насекомых. На основании своих наблюдений ученый разработал соответствующий экстракт и запатентовал его.Согласно заключению специалистов, новый препарат в четыре раза эффективнее всех известных до сих пор средств.

Испытания показали, что жидкость отпугивает все виды комаров - и тех, что обитают в Центральной Африке, и тех , что живут в тундре.

Полученная бельгийским исследователем жидкость не имеет запаха, не загрязняет окружающую среду, так как разлагается биологическим путем и не оказывает побочных действий ни на людей, ни на животных, ни на растения.

ШИРОКИЙ СЛЕД В ЛЕСУ

Для автотранспорта и различных механизмов, работающих в лесах Швеции, выпущены теперь автомобильные шины шириной семьсот миллиметров. Производит их завод в немецком городе Треллеборге.Проходя по лесу на таких шинах, машины не нарушают почвенный покров, не портят оставшиеся деревья. они могут двигаться по бездорожью, а кое-где и по болотам. У таких шин площадь контакта с почвой на тридцать процентов больше, чем у обычных, так5 что они лучше распределяют давление. Оправдали они себя и в сельском хозяйстве.

БАКТЕРИИ, "СОБИРАЮЩИЕ" ЗОЛОТО

Дж.Уотерсон (Геологическая служба США ), изучая под электронным сканирующим микроскопом частицы россыпного золота, намытого старателями на р.Лилиан-Крик в штате Аляска, обнаружил, что их "кружевное" строение напоминает скопление клеток бактерий Pedomicrobium. Диаметр этих золотых песчинок не превышал 0,1 мм; более крупные, по мнению ученого, не имели шагсов сохранить свою кружевную сторуктуру неповрежденной.

Каким именно образом золото может концентрироваться на поверхности микроорганизмов, пока неясно. Возможно, оно остается после разложения бактериями гуминовых, столь характерных для почв Аляски (эти кислоты могут быть связаны с некоторым количеством золота). Но возможно, что золото выделяется в процессе жизнедеятельности бактерий (хорошо известны, которые способны образовывать на поверхности клеток чехлы, содержащие значительные количества окислов железа и маргнца).

Уотерсон полагает, что большая часть россыпного золота Аляски концентрировалась на поверхности микроорганизмов, причем не только в районах с холодным климатом. Аналогичные "кружевные" частицы уже находили в Китае в породах возраста около 220 млн. лет и в Южной Африке в породах, образовавшихс примерно 2,8 млрд. лет назад.

Не исключено, что в отдаленной перспективе человек научится использовать бактерии для "сбора" золота в коммерческих количествах.Однако больших материальных выгод ожидать тут не приходится: чтобы "вырастить" частичку золота диаметром 0,1 мм, бактерии потребуется немало времени.

ВСЕ ЕСТЕСТВЕННОЕ ЛУЧШЕ ИСКУССТВЕННОГО

В том числе и болота.Аргументом в пользу сохранения естественных болот в США, вместо попыток возместить их потерю в прошлом путем создания искусственных заболоченных участков, является то, что последние все-таки не так хороши, как настоящие.

Ученые из Государственного университета Сан-Диего, обследовавшие искусст венное болото, созданное шесть лет назад в районе залива Сан-Диего, в штате Калифорния, нашли, что оно слишком бедно питательными органическими веществами и, следовательно, плохо способствует развитию в нем растений и животных по сравнению с близлежащими естественными болотами.

Исследования, проведенные в штатах Северная Каролина и Техас, дали такие же результаты. "Болота, создаваемые искусственно, часто представляют собой группу островов и широких каналов между ними, вместо ровной просторной долины, прорезанной множеством небольших приливно-отливных протоков", - отмечает специалист по экологии болот Джой Зедлер, проводившая исследования в прибрежной зоне залива Сан-Диего. Многочисленные мелкие протоки привлека- тельны для птиц, так как на берегах больше возможностей для питания и укрытия.

СУПЕРКЛЕЙ

Американские исследователи напали на след природного клеющего вещества, которым можно скреплять переломанные кости, лечить зубы и предохра-нять днища судов от ржавчины. Такой универсальный клей вырабатывают моллюски с темно-синими прололговато- треугольными раковинами, распространен-ные во всех морях. Они выделяют жидкость, стойкую к морской воде, и с ее по-мощью прикрепляются к скалам, что сильнейший шторм не может их оторвать. Морской биолог Дж.Герберт Уайт из университета штата Коннектикут сумел рас- шифровать формулу клея.Для этого ему пришлось в течение трех лет добывать клей из раковин. Он переработал их 20 тысяч штук и в результате экстрагировал три миллиграмма вещества, которое идентифицировал как полифенилпротеин. Так как клею в жидкой среде требуется всего три минуты, чтобы затвердеть, и солоноватая жидкость клеток человеческого тела не действует на него,зубные врачи смогут сращивать поломанные зубы и укреплять пломбы. При сложных переломах костей зирургам не понадобятся теперь гвозди и винты, а глазные врачи отставшую клетчатку глаз будут просто приклеивать.

МИКРООРГАНИЗМЫ СПОСОБСТВУЮТ ОБРАЗОВАНИЮ ЗОЛОТА

Проведенные в Научно-исследовательс&eci rc;ом институте биологии при Иркутском университете и в Институте геохимии им.А.П.Виноградова СО АН СССР (Иркутск) эксперименты показали, что встречающиеся в областях активного вулканизма бактериально-водорослевые сообщества способствуют концентрации золота и его укрупнению.

Для микробиологических и геохимических исследований использовались пробы термальной воды Сивучанского источника и донных отложений Охотского

моря. Из проб были выделены и выращены сообщества термофильных организмов.В питательные среды с этими микроорганизмами вводили хлорид золота или коллоидное золото. Оказалось, что бактериально-водорослевы&e acute; ценоз за 60 сут пере-водит золото из растворенного и коллоидного состояний в тонкодисперсное, восстанавливая золото из хлорида и способствует его укрупнению в коллоиде.В обоих случаях процесс сопровождался выпадением золота в осадок, до 40 % частиц в котором имеют размер 5 - 9 мкм, а некоторые достигают 30 -40 мкм.

КАК ВЫМИРАЕТ РЫБА В ЛАТВИИ

Три огромные плотины гидроэлектростанций на Даугаве... Железобетонные тиски - непреодолимые для рыбы шлюзы - в самом истоке Айвиексте из Лубанского озера. Меньшие по размерам, но также непреодолимые железобетонные запруды (для более удобной ловли угрей) в единственном стоке из озера Алуксне. И так далее, и тому подобное.

Непосвященному может показаться, что рыба всегда живет на одном месте. На самом деле жительницы этих рек и озер -большие путешественницы. Самая обычная рыба в течение нескольких недель легко преодолевает несколько сот километров. Если есть возможность, рыба, живущая в Даугаве, может добраться до Айвиексте и далее достичь озер Лубана, Алуксне, Кала. На путешествие (то есть миграцию) более всего влияют три основных фактора: нерест, колебания уровня воды и постепенное подрастание рыбы.

Самой стабильной и интенсивной является миграция на нерестилища. Она наиболее выражена, когда совпадает с весенним паводком. После нереста подросшие мальки направляются вниз по течению. В последующие годы выросшая из мальков рыба будет стремиться вернуться в те места, где она появилась на свет.

Колебания уровня воды (особенно, если это происходит в реках) являются значительными и вызывают перемещение рыбы. Подчиняясь природному инстинкту, с повышением уровня воды рыба идет вверх по реке, а с понижением - вслед за потоком. Ихтиологи наблюдали, как миллионы рыб теснились у шлюзов Айвиексте в ее истоке из Лубанского озера, когда плотная рыбная масса напрасно прижималась к неумолимому железобетону у единственных истоков из озер Алуксне, Кала и Лудзэзерс.

Миграция рыбы весной к местам нереста во многих случаях теперь невозможна. Нерест, если он вообще происходит, проходит в таких неблагоприятных условиях, что количество молоди из года в год сокращается. Воды Латвии, особенно реки, с каждым годом становятся все более пустыми. Сколь-нибудь сохраняются только малоценные породы озерной рыбешки, но и они вынуждены ограничиваться все более замкнутой популяцией, вырождаются. Во многих крупных озерах маленькие лещи не имеют возможности уйти из озера, разводятся в слишком больших количествах, голодают, и их популяции деградируют.

Задание.

Предложите способы восстановления численности рыбы в реках и озерах.

ЭТИ ДРАГОЦЕННЫЕ МОРСКИЕ ВОДОРОСЛИ

От них долго отказывались, их не считали полноценным продуктом, а теперь морскиеводоросли необходимы в питании, незаметимы в медицине и сельском хозяйстве.

Где же еще искать новую пищу, как не в море, этих обширных и по существу совсем не разработанных полях нашей планеты ? Человек давно использует древние морские растения. Каждый год их список пополняется новыми названиями, но, увы, служат человеку лишь два десятка из огромного количества морских водорослей: 20-30 тысяч видов насчитывается во всех морях и океанах планеты - красные, зеленые, бурые, голубые. Их размеры - от почти микроскопичес-ких до тридцатиметровых гигантов. Активно используют их текстильные, бумажные, пищевые, медицинские производства. Уже начато строительство бассейнов для получения морских водорослей. Для наиболее ценных видов разработана техника выращивания из семян в лаборатории, а затем пересадка молодых водорослей на тросах в море.

Но, конечно, серьезная наука о морских водорослях еще в начале пути.

ПРИРОДА НЕ ПРИЗНАЕТ ШУТОК

Всемирный фонд защиты бьет тревогу: за 25 лет (1970-1995) люди уничтожили более 30% природных ресурсов планеты. Анализируя тревожную тенденцию, эта международная организация утверждает: давление глобального потребления на окружающую среду продолжает увеличиваться, поскольку люди все больше используют такие ресурсы, как рыбу, зерно, древесину, воду, выбрасывают в атмосферу углекислый газ. Потребители в развитом индустриальном мире ответственны за загрязнения куда больше стран, уступающих им в благосостоянии. Богатые страны живут за счет естественных ресурсов развивающегося мира.

Эту тревогу разделяет другая международная организация, болеющая за здоровье нашей планеты, ≈ «Гринпис». По ее подсчетам, к началу третьего тысячелетия 25 тысяч видов растений и животных навсегда исчезнут с лица земли, будет нанесен ущерб 20 миллионам гектаров древних лесов.

Не желая выступать в роли рокового прорицателя, «Гринпис» предлагает амбициозный план защиты природы планеты. Организация требует, например, запретить пластиковые материалы, которые выделяют токсин, опасный для органических молекул, не выдавать лицензии на новые нефтяные разработки, поставить точку на ядерной энергии и обратиться к иным источникам. Защитники природы требуют остановить масштабную вырубку древних лесов, уменьшить в два раза рыболовный флот. Хищнический лов рыбы, на взгляд «Гринпис», объясняется чрезмерными субсидиями, которые государство предоставляет рыболовному флоту.

Усилия правительств приостановить варварское уничтожение рыбных ресурсов неэффективны. Пытаются установить квоты, уменьшают размер рыболовных судов и время промысла, но компании нередко направляются в те морские зоны, где нет ограничений, а рыбаки выбрасывают ненужную убитую рыбу обратно в море.

В последние годы много говорится об экологическим сознании, том минимуме природоведческой культуры, без которого невозможно разумное хозяйствование человека на земле. Все чаще говорят об экологическом кризисе, который один из ученых сравнил с рифом, а нашу Землю ≈ с кораблем, что мчится к нему на всех парусах. Остановить движение корабля невозможно, изменить курс ≈ тоже нельзя. Остается замедлить его движение в опасном направлении.

Если раньше случалось, скажем, биологическая смерть речки в результате загрязнения, то это скромно называлось местным бедствием, а то и оправданной платой за прогресс. Ныне процесс стал глобальным. Ученые отметили, что содержание углекислого газа увеличилось даже на Южном полюсе, где нет заводов. Мы должны понять, что пластиковый мусор на нашем дворе и капля мазута в океане ≈ одинаково касаются всех нас.

Гете писал: «Природа не признает шуток. Она всегда правдива, всегда серьезна, всегда права. Ошибки же и заблуждения исходят от людей». Добавим: от людей, живущих старыми понятиями, когда природа воспринималась как покоренная нашей воле данница.

НЕФТЬ ИЗ ПРОБИРКИ

Ограниченность запасов горючих ископаемых на нашей планете заставила ученых попытаться создать искусственные виды топлива. В Московском институте горючих ископаемых разработан процесс получения синтетической нефти из неорганических веществ ≈ углекислого газа и воды. Реакция проходит при умеренных температурах (50 ≈ 150? С) и в темноте. В качестве катализатора используются медь, железо, никель и другие металлы. Энергия, необходимая для превращений неорганических веществ в углеводороды, поступает извне ≈ от горючей воды, промышленного отходящего тепла. В результате из неорганических получаются парафиновые углеводороды, которые с помощью обычного крекинга могут быть переведены в продукты, аналогичные тем, что получают переработкой нефти.

ОБЕЗЗАРАЖИВАТЕЛЬ ВОДЫ

Если облучить воду ультрафиолетом, микрофлора, находящаяся в ней, погибнет. Для обеззараживания воды с помощью ультрафиолетовых лучей создана специальная установка, которую можно использовать как на стационарных, так и в передвижных водоочистных станциях. Установка представляет собой шесть двадцатисантиметровых металлических цилиндров, соединенных последовательно гибкими шлангами. Внутри цилиндра помещается бактерицидная лампа, создающая поток ультрафиолетовых лучей. Обрабатываемая вода поступает в цилиндр и движется там в кольцевом пространстве между корпусом цилиндра и кварцевым чехлом лампы. Облучение воды имеет определенные преимущества сравнительно с обработкой химическими реагентами (например, хлорированием), так как вкус воды не изменяется, и вода после бактерицидной процедуры может немедленно подаваться потребителю.

Производительность установки ≈ 6 кубометров воды в час.

ПИРАМИДЫ ВМЕСТО ВОДОПРОВОДА

Возвышающиеся в пустыне недалеко от Каира египетские пирамиды, пишет газета «Труд», справедливо считаются одним из семи чудес света. Однако пирамида, сконструированная норвежским ученым Коре Крумевиком, может поспорить с ними в плане своей практической значимости для пустынных районов. Его изобретение представляет собой сооружение в форме пирамиды из стекла и алюминия, набитое клочками газетной бумаги. Когда солнце заходит, стенки пирамиды раскрываются и газетная бумага жадно впитывает влагу из воздуха. С восходом стенки закрываются, а солнечные лучи нагревают внутреннее пространство до температуры более ста градусов. При этом влага испаряется из бумаги, конденсируется в верхней части пирамиды, а затем по трубопроводу выходит в водозаборник. Используя пирамиду высотой в двадцать метров, можно получить до 65 тысяч литров воды в сутки. Это сооружение может применяться в любом месте, где уровень влажности ночью 75 процентов, что является обычным для засушливых регионов планеты. Но даже в самых жарких районах пустыни Сахара, где уровень влажности не превышает сорока процентов, с помощью самой маленькой пирамиды можно получать до шестидесяти литров воды в день. Стоимость изготовления маленькой пирамиды не превышает тысячи долларов. А сама она может использоваться в течение многих лет, однако газетную бумагу надо менять каждый год.

ГДЕ ВЗЯТЬ БУМАГУ?

Только на газеты и журналы в США ежегодно расходуется не менее 12 млн. тонн бумаги. Производится также огромное количество упаковочной, тетрадной, туалетной и других сортов. Сколько же леса изводится на это! В какой-то мере исправить положение можно, используя кенаф ≈ однолетнее растение, родственное хлопку и окре (или бамии, известной в странах с теплым климатом, где ее плоды употребляют в пищу). В Африке и ряде азиатских стран из кенафа издавна делают веревку, бечевку, а кое-где и бумагу. Внешне растение похоже на бамбук, хотя они совсем не родственны.

Кенаф растет с невероятной скоростью: за пять летних месяцев вытягивается на 5 -6 м. Бумага из кенафа светлее и легче обычной газетной, а типографская краска стирается с нее труднее. По оценкам американских специалистов, из кенафа можно производить 2% расходуемой в стране типографской бумаги. В Техасе создана «Кенаф пейперкомпани», приступившая к его разведению на юге штата; сюда компания перевезла небольшой целлюлозный завод из штата Миннесота, где и леса поредели, и резко усилились протесты жителей против ущерба, наносимого окружающей среде. С 1991 г. завод будет выпускать 84 т бумаги в день.

Министерство сельского хозяйства США рекомендует выращивать кенаф землевладельцам, особенно в тех районах Техаса, где сворачивается добыча нефти и газа.

Единственный «порок» кенафа в том, что его молодые листья напоминают коноплю, и наркоманы, прежде чем убедиться в ошибке, могут нанести ущерб посадкам.

БУМАГА ИЗ СОЛОМЫ

В департаменте Эндр (Центральная Франция) строится завод по производству бумаги с использованием соломы. В состав вырабатываемых здесь сортов бумаги будет входить до 25 - 30% соломы, собираемой с полей с радиусе 50 километров от завода. В сутки намечено выпускать 100 тонн бумаги, в дальнейшем возможно увеличение мощности завода втрое.

Особенность нового технологического процесса, разработанного в Национальном технологическом институте в Тулузе, состоит в том, что для отбеливания бумажной массы вместо ядовитого и экологически опасного хлора применяется озон.

ИСКУССТВЕННОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ ГОРЮЧЕГО ГАЗА

Длительное время низина Либуш близ Праги была местом, куда из столицы свозили различный органический мусор. В результате здесь на площади в 17 гектаров образовался спрессованный слой отходов толщиной около 35 метров. Процессы разложения органических веществ без доступа кислорода привели к тому, что свалка стала своеобразным месторождением горючего газа. Чтобы оценить количественные и качественные показатели запасов газообразного топлива, были проведены пробные бурения. Результаты оказались благоприятными: подсчитано, что со свалки можно в течение восьми лет получать газ в количестве, достаточном для эксплуатации котельной мощностью 8000 киловатт, которая может обеспечить теплом 4500 квартир. Это значит, что в год будет экономиться 260 вагонов бурого угля.

После восьмилетней разработки этот источник горючего газа начнет постепенно истощаться, однако и в этом есть свои преимущества: почва над бывшей свалкой избавиться от газа, мешающего расти зеленым насаждениям. На месте свалки поднимется молодой лес.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ИЗ ЛЕСА

В штате Нью-Йорк (США) организована экспериментальная ферма, на которой выращивают гибридную иву, специально выведенную для того, чтобы служить топливом для электростанций. «Энергетическая» ива не похожа ни на одну из естественных разновидностей, это плотный куст с гибкими ветками, длина которых за год увеличивается почти на три с половиной метра. Хотя кусты рассаживают с промежутками в полтора метра, пройти в лес невозможно, настолько плотно переплетаются из ветви. Большая скорость роста ≈ основная особенность гибрида. За год такой лес производит в 5 ≈ 10 раз больше древесины, чем любой природный лес. Собирать урожай прутьев можно каждые три года на протяжении 20 лет.

Для сжигания ветки рубят на куски длиной пять сантиметров. Хотя такое топливо обходится не дешевле угля (с учетом того, что на ТЭЦ приходится заменять угольные топки новыми, специально сконструированными(, зато дым от ивовых дров гораздо менее токсичен. Он содержит много меньше окислов серы и азота. Кроме того, если сжигание нефти, угля и газа выпускает в атмосферу углекислый газ, который был давно «похоронен» в горных пластах и исключен из атмосферы, то сжигание дров высвобождает лишь то количество углекислого газа, которое растения поглотили, из атмосферы за прошлые три года и снова поглотят к новому урожаю. Поэтому не увеличивается парниковый эффект.

В Западной Европе такие леса уже занимают около 20 тысяч гектаров. В США имеется 80 миллионов гектаров брошенной фермерами земли, так что есть где развернуть энергетическое лесоводство.

ТОПЛИВО С ЛУНЫ

В последнее время идея решить энергетические проблемы, доставляя топливо из Космоса, все чаще становится предметом научных дискуссий. А началось все осенью 1986 г. в Ялте на Международной конференции по инженерным проблемам управляемого термоядерного синтеза. Там бурные дебаты вызвал доклад американских физиков Л. Дж. Витенберга, Дж. Сантариуса и Г. Кальчинского, предложивших добывать топливо на Луне и далеких планетах типа Юпитера и Сатурна. Это, словно сошедшее со страниц научно-фантастических романов, предложение было вполне серьезно и обстоятельно аргументировано.

Что было, что будет?

Мы живем в эпоху энергетического кризиса. Запасы органических топлив истощаются на глазах. Нефти и газа осталось на несколько десятилетий. Угля побольше, но тоже не на бесконечно большой срок. И это только одна сторона проблемы. Другая состоит в том, что сжигание органических топлив год от года повышает концентрацию углекислого газа в атмосфере. Если энергетика будет и дальше базироваться на сжигании углеводородов, то через несколько десятилетий содержание СО2 возрастет по сравнению с современным уровнем вдвое, а средняя температура на всей планете поднимется на четыре градуса.

Четыре градуса ≈ это очень мало. Из наблюдений за погодой мы знаем, что изменение температуры поверхностных вод океана на десятые доли градуса стимулирует рождение циклонов и ураганов, охватывающих целые континенты. Если же средняя температура на планете повысится на несколько градусов, это вызовет глобальные катастрофические изменения климата. Растают льды в Антарктиде и в Арктике, уровень Мирового океана поднимется на десятки метров, затопив огромные территории, мощная облачность надолго, может быть, навсегда закроет Солнце┘

Чтобы предотвратить эту беду, нужно как можно скорее отказаться от сжигания органического топлива. Что же взамен? Пока только атомная энергия. Конечно, чернобыльская авария сильно затормозила развитие атомной энергетики в нашей стране. Но опыт других стран показывает, что проблемы безопасности АЭС могут быть решены. Строительство таких станций продолжается, и их вклад в общее производство электроэнергии в мире возрастает.

Атомная энергетика не может, однако, решить энергетическую проблему полностью ≈ запасы делящихся изотопов ограничены, да и загрязнять природу радиоактивными отходами небезопасно.

На смену атомной энергетике должна прийти термоядерная, гораздо более чистая, основанная на реакциях термоядерного синтеза, которые идут в глубоких недрах солнца.

Самый легкий путь

Термоядерных реакций существует множество. Роднит их всех то, что несколько легких ядер (например изотопы водорода и гелия) сливаются в одно более тяжелое ядро. При термоядерном синтезе на единицу массы выделяется значительно больше энергии, чем при ядерном делении, например при распаде урана. Но заметной скорости эти реакции достигают только при температуре в десятки и сотни миллионов градусов. В этом основная причина неимоверных трудностей, которые стоят на пути практического применения термоядерных реакций в энергетике.

Самые скромные требования к температуре предъявляет реакция соединения дейтерия с тритием: D + T ? 4 He + n + 17,6 МэВ. В этой реакции синтезируется ядро гелия -4, выделяются нейтрон и 17,6 МэВ энергии. Чтобы зажечь реакцию, нужно «всего» 100 миллионов градусов. Для других реакций температура зажигания еще выше. По этой причине все современные проекты термоядерных реакторов ориентированы на синтез дейтерия с тритием.

В сравнении с другими способами производства энергии управляемый термоядерный синтез имеет огромное преимущество ≈ практически беспредельные запасы топлива в виде дейтерия в воде. Подсчеты показывают, что дейтерия в океанах хватит на миллионы леи при самом бурном развитии термоядерной энергетики на Земле.

Значительно сложнее обстоит дело со вторым компонентом топлива ≈ тритием.

Тритий радиоактивен ≈ он распадается на электрон, гелий -3 и нейтрино с периодом полураспада всего лишь около 12 лет. Из-за столь короткого времени жизни природная концентрация трития на Земле совершенно ничтожна. Поэтому необходимый для работы термоядерных реакторов тритий придется получать искусственно, облучая нейтронами ядра лития. Из этого следует, что долговременные перспективы термоядерной энергетики, основанной на реакции D + T , определяются запасами лития. По расчетам: в богатых рудах лития должно быть не менее двух миллионов тонн, а если приплюсовать еще больше руды, переработка которых может когда-нибудь стать рентабельной, то ≈ 14 миллионов тонн.

Вся энергетика Земли, переведенная на термоядерный синтез, потребует около десяти тысяч тонн лития в год. Значит, легкодоступных ресурсов лития хватит примерно на 200 лет. Но если учесть, что литий нужен еще и для других целей (производство керамики, металлургия, аккумуляторные батареи), то срок сокращается примерно до 100 лет.

Так что развитие термоядерной энергетики на основе реакции D + T не решает проблему ограниченности энергетических ресурсов Земли, а лишь снимает ее остроту на некоторое время.

Легок ли легкий путь?

Сейчас температуру, близкую к необходимым 100 миллионам градусов, уже удается получать на нескольких крупнейших установках типа токамак, в том числе и на советском токамаке Т -10.

Пока что в этих опытах вместо смеси дейтерия с тритием используют только дейтерий. При нагревании до десятков миллионов градусов в чистом дейтерии тоже происходят термоядерные реакции, но с гораздо меньшей интенсивностью, чем это было бы в смеси дейтерия с тритием. Почему же не берут смесь? Потому, что рождающиеся при слиянии D и Т нейтроны требуют специальной защиты приборов и персонала от облучения. Это очень осложняет исследования.

Опыты с дейтерием и тритием начнутся в ближайшие несколько лет. Цель их ≈ продемонстрировать зажигание термоядерной реакции и получить при этом больше энергии, чем было затрачено. По-видимому, это произойдет после 1992 года.

Во всех деталях термоядерную реакцию D + Т предполагается изучать на опытном термоядерном реакторе, сооружение которого намечено на девяностые годы. Когда научная часть программы завершится, дело перейдет в руки инженеров, которые должны будут довести найденные физиками принципиальные решения до практически и экономически целесообразных конструкций.

Ох, уж эти нейтроны!

Собственно, инженерная и экономическая проработки будущего термоядерного реактора уже начались. Есть проекты, в которых детально рассчитаны все характеристики, вплоть до стоимости киловатт-часа вырабатываемой электроэнергии и конкурентоспособности термоядерного реактора в сравнении с обычными тепловыми и атомными электростанциями.

Регулярно проходят конференции по инженерным проблемам управляемого термоядерного синтеза, где специалисты из разных стран обсуждают достоинства и недостатки проектов, а также проблемы, решения которых еще не удалось найти. Таких проблем хватает, и большинство их так или иначе связано с нейтронами.

Первая проблема ≈ это поиск материалов, способных длительное время выдерживать интенсивный поток нейтронов, попадающих из плазмы на стенки реактора. Под действием нейтронного облучения даже самая крепкая сталь вспучивается, становится хрупкой, рассыпается в порошок.

Из-за таких повреждений ближайшую к плазме стенку придется менять несколько раз в год. А это достаточно дорогая и неприятная процедура. Реактор придется разбирать практически полностью. Из-за наведенной радиоактивности разбирать реактор и заменять стенки должны автоматы, управляемые на расстоянии.

Другая проблема связана с воспроизводством трития. Его намерены получать непосредственно в самом реакторе при облучении лития нейтронами: 6Li + n = 4He + T.

Соединения, содержащие литий, поместят непосредственно внутрь реактора. Накапливающийся тритий можно извлекать химическими методами. Для этого тоже нужно периодически разбирать реактор, извлекать облученные элементы и заменять их новыми. Так как тритий радиоактивен, то все операции тоже должны быть выполнены автоматами. Стоить это будет недешево. Словом, проблема радиационной безопасности доставляет проектировщикам много хлопот.

Ту ли реакцию выбрали?

Большинство проблем отпадает, если использовать вместо реакции D + Т термоядерную реакцию D + 3He = 4He + p + 18,3 МэВ.

В этом случае радиоактивных изотопов не будет. Их нет ни в исходных компонентах, ни среди продуктов реакции. Освобождающаяся энергия делится только среди заряженных частиц: 3,6 МэВ достаются ядру гелия 4He ++, а 14,7 МэВ приходится на долю протона. Проведением заряженных частиц легко управлять с помощью электрического и магнитного полей. В частности, можно прямо преобразовать их энергию в электричество с большим КПД ≈ до 70%.

Где же физики были раньше?

Почему же столь замечательную реакцию до сих пор всерьез не рассматривали?

К тому есть две причины. Во-первых, взаимодействие D + 3He протекает значительно труднее, чем дейтерия с тритием. Скорость соединения дейтерия с гелием достигает максимума при 800 миллионов градусов, а для реакции D + Т требуется «всего лишь» 100 миллионов градусов. Во-первых, даже при оптимальной температуре дейтерий соединяется с гелием в пятьдесят раз медленнее, чем с тритием. Соответственно, требуется дольше удерживать в реакторе нагретую плазму, и нужна значительно лучшая термоизоляция.

В свое время, в начале термоядерных исследований, когда при нагреве плазмы с огромным трудом получали первый миллион градусов, рубеж 100 миллионов справедливо считали главной трудностью на пути к управляемому термоядерному синтезу. Каждый новый миллион сверх того грозил сделать этот рубеж вообще недостижимым.

Другое дело сейчас. Усилиями целого поколения ученых создана физика плазмы, найдены способы термоизоляции и удержания ее в магнитном поле, придуманы мощные методы нагрева, которые делают 100 и даже 800 миллионов градусов уже не столь недопустимыми.

Итак, первая причина, из-за которой в первоначальных проектах была отвергнута реакция D + 3He, утратила остроту.

Гораздо серьезнее выглядит вторая причина.

Откуда взять гелий - 3?

Вообще говоря, гелий ≈ один из самых распространенных элементов в природе. В соответствии с общепринятой сейчас моделью образования Вселенной в результате Большого Взрыва, первозданный состав вещества ≈ 93,5% атомов водорода и 6% атомов гелия. Изотопный состав гелия: 140 атомов гелия - 3 на миллионы атомов гелия - 4. Наблюдения показывают, что примерно такой состав сохранился до сих пор в звездах и в больших газовых планетах вроде Юпитера и Сатурна.

Но в скалистых планетах типа Земли состав материи существенно отличается от первозданного. Масса Земли недостаточно велика, чтобы удержать легкие атомы водорода и гелия. Водород сохраняется на планете в соединении с более тяжелыми элементами. Гелий практически не вступает в химические соединения с другими веществами и поэтому быстро улетучивается в космическое пространство.

В глубинах Земли гелий образуется при распаде радиоактивных элементов. Поэтому он присутствует в вулканических газах и газовых месторождениях. Отсюда его и добывают ≈ главным образом, для нужд криогенной техники. Но достается нам в основном изотоп гелия -4. Относительное содержание изотопа гелия - 3 в газовых месторождениях значительно ниже, чем в космическом пространстве.

Сейчас во всем мире удалось накопить всего-навсего несколько десятков килограммов гелия-3. В разведанных недрах его содержится не более 200 - 300 килограммов.

Как это ни удивительно, но наиболее мощным источником гелия -3 может служить термоядерное оружие. Принцип его действия основан на той же самой реакции D + T, что в разрабатываемых сейчас термоядерных реакторах.

В боевом заряде, куда входит тритий, при радиоактивном распаде T? 3He + e≈ непрерывно накапливается гелий-3. Поэтому его можно добывать из отслуживших свой срок боеголовок. По оценкам американских специалистов, в термоядерном оружии США постоянно содержится около 300 кг трития. За год распадаются и превращаются в гелий-3 примерно 20 кг трития. К 2000 году, когда гелий-3 понадобится для первых опытных реакторов, можно накопить около 200 кг гелия-3. Не меньше, надо думать, удастся получить и из советского оружия.

Прибавляя еще 200 кг, которые способны дать газовые месторождения, получим оценку земных запасов гелия -3, доступных к 2000 году. Всего ≈ 600 кг.

Для непрерывной работы в течение одного года термоядерного реактора мощностью 1 миллион киловатт требуются 50 кг гелия-3. Так что его земных запасов хватит только на исследования и отладку нескольких первых опытных реакторов. Для снабжения промышленных электростанций гелий-3 нужно искать вне Земли.

Внеземные источники гелия - 3

Найти гелий -3 можно в верхних слоях атмосферы. Это ближайший источник. Гелий попадает сюда с солнечным ветром ≈ потоком плазмы и газа, выбрасываемым при вспышках на Солнце. Поток этот в окрестностях Земли несет 6? 1010 атомов гелия в секунду на квадратный метр. Содержание изотопа гелия-3 в плазме солнечного ветра даже выше, чем в среднем в Космосе, потому что он рождается в термоядерной реакции D + p ? 3He, идущей в глубоких недрах нашего Солнца.

Несмотря на это благоприятное обстоятельство, добыча гелия-3 непосредственно из солнечного ветра совершенно нерентабельна ≈ все-таки слишком низкая его плотность. Чтобы собрать 1 кг гелия-3, нужно, чтобы ловушка площадью 100 мI работала в течение двух миллиардов лет.

К счастью, есть иная ловушка, созданная самой природой. Это не что иное, как поверхность Луны. Она накапливала гелий-3 в течение, по крайней мере, четырех миллиардов лет.

При анализе лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими станциями и американскими экспедициями по программе «Аполлон», было обнаружено, что в образцах, взятых с лунных гор, содержится 7 г гелия на тонну грунта, а из лунных «морей» еще больше, до 36 г на тонну. Относительное содержание изотопа гелий-3 почти такое же, как в солнечном ветре, 400 атомов гелия-3 на миллион атомов гелия - 4.

Удалось оценить и общие запасы гелия -3 на Луне. Получилось примерно миллион тонн! По сравнению с земными запасами ≈ менее одной тонны ≈ эта цифра впечатляет. Если энергетику Земли сделать термоядерной на основе реакции D + 3He, то она будет потреблять около 500 тонн гелия - 3 в год. Так что запасов лунного гелия хватит более чем на тысячу лет. Однако с учетом масштабов развития энергетики эта цифра сокращается до нескольких сот лет. Словом, лунный гелий - 3 только отодвигает глобальный энергетический кризис, но не устраняет его. Да и Луну жалко.

Энергетические проблемы Земли будут всерьез решены, когда начнутся полеты к далеким планетам-гигантам ≈ Юпитеру, Сатурну. Судя по всему, они имеют первозданный космический состав. В их гигантских объемах находится практически неисчерпаемый запас гелия - 3, которого, как и дейтерия в земных океанах, хватит на миллионы лет.

А что говорят расчеты?

В упомянутом уже докладе на конференции в Ялте американские исследователи Л. Дж. Витенберг, Дж. Сантариус и Г. Кальчинский подробно проанализировали идею добычи гелия - 3 из лунного грунта и доставки его на Землю.

Поскольку стоимость энергии в долларах, рублях и других валютах сильно зависит от конъюнктуры мирового рынка, финансовой политики отдельных стран и прочих трудно предсказуемых обстоятельств, физики предпочитают рассчитывать прибыль и затраты в энергетических единицах ≈ мега джоулях (МДж).

В этих единицах экономика существующих сегодня топлив выглядит так: сжигание 1 кг угля дает 380 МДж, а добыча этого килограмма и доставка потребителям обходятся в 25 МДж, то есть в 16 раз дешевле. Для урана выигрыш еще больше ≈ в 20 раз. Сможет ли гелий - 3, добываемый на Луне, конкурировать с углем и ураном?

Добыча руды

Авторы лунного проекта предполагают построить на Луне карьер для добычи грунта и завод по его переработке. Чтобы получить 1 кг гелия - 3, нужно переработать 120 тысяч тонн лунного грунта. Для этого потребуется оборудование ≈ экскаваторы, бульдозеры, транспортеры, общий вес их ≈ около тысячи тонн. Кроме того, следует построить электростанцию на солнечном тепле мощностью 3 тысячи киловатт, чтобы обеспечить все это оборудование энергией.

В карьере можно добывать и транспортировать потом на завод, находящийся неподалеку, 737 тонн руды в час. Если срок службы оборудования рассчитан на 10 лет, то в пересчете на тонну руды вес этого оборудования будет 33 грамма.

Доставка грузов с Земли на Луну с помощью существующей сейчас космической техники обходится в 120 МДж на килограмм веса. Итого, добыча 120 тысяч тонн руды, необходимой для извлечения 1 кг гелия - 3, обойдется в 2,2 миллиона МДж энергии.

Извлекать гелий из лунного грунта предлагается в два этапа. Сначала ≈ механическое обогащение, отделение мелкозернистой фракции, в которой содержится основная масса гелия. Дальше ≈ прогрев обогащенной руды до 600° С, чтобы выделились газообразные вещества, главным образом, водород и гелий.

Итого, заброска необходимого оборудования на Луну обойдется в 180 тысяч МДж на 1 кг гелия - 3.

Как разделить изотопы

Наиболее подходящий метод разделения газообразных продуктов в условиях Луны ≈ это глубокое охлаждение. Температура на ночной стороне Луны сама собой снижается до 120 ( ≈ 150° С). При дальнейшем охлаждении, требующем совсем небольшой затраты энергии, последовательно сжижаются газы: кислород ≈ при 90 К (≈ 160° С), водород ≈ при 20 К (≈ 253° ), гелий ≈ при 4,2 К (≈ 269° С). Все эти газы можно получать практически в чистом виде, к5аждый раз отделяя жидкую фазу от газообразной.

Последний и наиболее сложный этап ≈ разделение изотопов гелия -3 и гелия -4 ≈ мог бы доставить значительные трудности, если бы не одно счастливое обстоятельство. При температуре ниже 2,17 К гелий - 4 переходит в особое сверхтекучее состояние, а гелий -3 остается в нормальном состоянии.

Явление сверхтекучести было открыто академиком П. Л. Капицей еще в 1938 году, но до сих пор не находило крупномасштабного применения. В сверхтекучем состоянии жидкий гелий полностью утрачивает вязкость и просачивается через тончайшие щели с заметной скоростью. Используя это свойство, можно разделить изотопы гелия -3 и гелия - 4, просто заливая их смесь в сосуд с тонкой щелью и охлаждая его ниже точки перехода в сверхтекучее состояние. Тогда гелий - 4 быстро вытечет через щель, а гелий -3 останется.

Расчет энергетических затрат на разделение газов и изотопов по такой технологии дает всего лишь 280 МДж на килограмм гелия -3.

Доставка гелия на Землю

Стоимость доставки гелия -3 с Луны на Землю при развитом грузовом космическом транспорте будет совершенно незначительна в сравнении с другими затратами. Даже если представить, что грузолет летит пустым на Луну и возвращается с 30 тоннами гелия-3 на Землю, то энергетическая стоимость доставки 1 кг гелия-3 на Землю выходит менее 1000 МДж.

Итого, расходы энергии на добычу 1 кг гелия-3 на Луне и доставку его на Землю таковы (в тысячах МДж):
добыча руды ≈ 2200,
выделение гелия ≈ 180,
разделение изотопов ≈ 0,29,
доставка на Землю ≈ 1


Всего: 2400

Столько энергии нужно затратить, чтобы получить 1 кг гелия-3. Давайте сравним с энергией, которую можно извлечь, сжигая килограмм гелия-3 в термоядерном реакторе.

Реакция D + 3He дает 600 миллионов МДж энергии. Это в 250 раз превышает все затраты. Вспомним теперь, что добыча угля обходится всего лишь в 16, а урана ≈ в 20 раз дешевле их энергетической ценности. Из такого сравнения видно, что как это ни удивительно, добыча гелия -3 на луне вполне рентабельна.

Ну и что?

Несмотря на этот оптимистический вывод и достаточно убедительную аргументацию, строительство завода по добыче гелия -3 на Луне пока еще даже и не планируется. И это правильно. Сначала нужно продемонстрировать успешную работу первого термоядерного реактора хотя бы на реакцию дейтерия с тритием.

И все же не случайно почти в каждом докладе, где обсуждают проект будущего термоядерного реактора, упоминается и возможность перехода на реакцию дейтерия с гелием-3.

Ведь принципиальная возможность создать когда-нибудь, пусть через несколько десятилетий, экологически чистый и практически вечный источник энергии очень важна. И для дальних научных расчетов. И просто ≈ как источник вдохновения.

ЖИДКОЕ ТОПЛИВО ≈ ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ

Специалисты Научно-исследовательского института солнечной энергии (США) разработали технологию использования водорослей, растущих в морской воде, в качестве сырья для получения жидкого топлива. Плантации размещали в местах, где благоприятный световой режим сохранялся более полугода.

В основе технологии ≈ переработка липидов, содержащихся в водорослях, в дизельное топливо и бензин. Если в морскую воду добавлять в определенных дозах соединения азота и микроэлементы, можно повысить содержание в водорослях липидов с длинными углеводными цепями. При их последующей тепловой обработке в присутствии соляной кислоты и метанола получается дизельное топливо и бензин.

Авторы показали, что при продувании морской воды двуокисью углерода водоросли растут значительно быстрее: с 1 мI поверхности воды ежедневно можно снимать около 50г водорослей, причем 2/3 этой массы приходится на липиды. Если в дизельное топливо будет перерабатываться 80% липидов, водоем диаметром 20 м сможет ежегодно давать до 3000 л дешевого топлива. По мнению авторов, в будущем подобная переработка водорослей смогла бы покрыть 8% потребностей США в горючем.

БИОНИКА

Вокруг нас достаточно углекислого газа и воды. Это прекрасное исходное сырье для синтеза топлива. Именно он и проходит совсем рядом ≈ в зеленых клетках растений. Но механизм этого процесса пока не удается понять и воспроизвести. Целенаправленное наступление на эту проблему ведут ученые московского Института горючих ископаемых. Размышляя о путях превращений воды и газа в сложные соединения, исследователи перепробовали все возможные пути химических реакция и пришли к выводу, что в принципе достаточно отщепить один атом водорода от молекулы воды, как процесс дальше пойдет без затруднений. При фотосинтезе это получается легко, так как должную роль выполняют кванты света. А в темноте? Тут, по мнению ученых, должно быть то же самое, но обязательно с участием катализаторов, которые для воды известны ≈ это соли железа, меди, кобальта, никеля, магния, они способствуют разложению воды. Вот это предположение решили проверить в опытах, где в одном случае в смесь воды и карбонатов, выделяющих углекислый газ, добавили катализатор, а в другом ≈ нет. Все происходило в полной темноте, и тем не менее там, где были соли металлов, в воде появились нити и волокна. Специальный анализ показал, что в новообразованиях содержится до тридцати пяти атомов углерода на каждую молекулу ≈ совсем неплохо для потенциального топлива, а в целом вещество относилось к типу алифатических эфиров. Такой способ синтеза органики из воды и газа выглядит чрезвычайно заманчивым, так как сырья вокруг в изобилии, а нагревать смесь надо всего лишь до шестидесяти градусов.

Ну а в опыте без добавок катализатора компоненты так и остались порознь ≈ отдельно вода и отдельно газ.

ЗЕЛЕНЫЕ НЕФТЕНОСЫ

Безрадостная перспектива исчерпания мировых запасов нефти и неуклонное, хотя и неравномерное повышение цен на продукты ее переработки заставляют ученых все чаще задумываться об альтернативных источниках энергии. Считается, что горючие ископаемые образовались из органических остатков первобытных растений и животных в результате длительных химических процессов. Однако современная технология позволяет значительно сократить время, необходимое для превращения органического вещества растений в жидкое топливо.

Идея переработки растительной биомассы в горючее, пригодное для сжигания в двигателях внутреннего сгорания, потребляющих ныне львиную долю добываемой нефти, далеко не нова и кое-где успешно реализуется. Например, в Бразилии почти половину моторного топлива получают путем ферментации сахарного тростника. Однако такое решение проблемы еще нельзя считать совершенно удовлетворительным: было бы крайне заманчиво создать сорта растений, способных самостоятельно производить готовое жидкое горючее, что-то вроде бензина. С точки зрения биохимии в этом нет ничего невозможного: ведь вырабатывают же каучуконосы (например, гевея) продукт полимеризации углерода изопрена ≈ натуральный каучук, синтетический аналог которого производится в промышленности как раз из продуктов переработки нефти.

Действительно, на проходившем в прошлом году Международном симпозиуме по растениеводству лауреат Нобелевской премии по химии М. Кальвин, известный своими работами по химической эволюции вещества, сообщил, что в качестве природных нефтеносов могут использоваться некоторые тропические растения, например молочай масличный. Плоды молочая, по виду напоминающие виноградины, настолько насыщены углеводородами, что их используют вместе свечей.

Эксперименты показали, что с гектара «нефтеносной» плантации можно ежегодно добывать около 4 т жидкого топлива; такое производство может быть рентабельным при ценах на сырую нефть, превышающих 30 долларов за баррель (около 160 л). Предполагается, что методами генной инженерии удастся вывести более продуктивные и устойчивые к холоду сорта растений-нефтеносов.

Понятно, что эти работы открывают интересные перспективы перед энергетикой. Остается только загадкой ≈ зачем бензин нужен растениям, всю свою жизнь проводящим на одном месте?

РУКОТВОРНОЕ «ЧЕРНОЕ ЗОЛОТО»

Методика искусственного создания месторождений нефти и газа разработана в Западно-Сибирском научно-исследовательском геолого-разведочном нефтяном институте.

Нефть и газ, как известно, ≈ конечные продукты в длинной цепи превращений. А исходные вещества в этой цепи ≈ останки живых организмов, то есть растений и животных. Процесс таких превращений продолжается тысячи лет, но его похоже, можно значительно ускорить. Это и предлагает разработанный западносибирскими специалистами метод. Оказалось, к примеру, что в ряде случаев достаточно поднять давление в пласте залегания ≈ путем закачки в него жидкости.

Подобная технология нефтяникам давно известна и широко используется для «реанимации» отработавших скважин. Закаченная жидкость как бы выдавливает из геологических пород нефть, которая сама подняться наверх уже не в состоянии.

Новая технология ≈ в отличие от известной ≈ позволяет получить нефть и газ из тех пластов, где ни того, ни другого вообще нет, но вовсе не каждое геологическое образование для этого пригодно. Будущее месторождение должно отвечать ряду весьма жестких требований. Необходимо, чтобы геологическое его строение имело или было способно образовать коллектор для сбора жидких углеводородов. Не ниже определенных должны быть в предлагаемом месторождении стартовые значения давления и температуры, а также содержание исходного органического вещества. Сама система пластов должна быть восприимчива к увеличению давления и способна его сохранять в течение нескольких суток. Необходима в ней и определенная концентрация так называемых парамагнитных центров, без которых реакция синтеза нефти и газа вообще не может начаться. Отвечающие всем этим требованиям породы не слишком распространены, но встречаются, и в том числе ≈ на Северном Кавказе и в Западной Сибири.

Хорошие результаты получены не только при многочисленных лабораторных испытаниях, но и в недавно прошедшем промышленном эксперименте. Проведен он был на Салымском месторождении в Западной Сибири, в пластах которого никаких признаков нефти или газа не наблюдалось. Но через трое суток после закачки в его недра жидкости специального состава из-под земли стал бить нефтяной фонтан. Искусственная скважина функционировала затем более года.

Исследования показывают, что искусственное формирование залежей углеводородов может стать реальной промышленной технологией уже в ближайшие годы. Дополнительный потенциал ресурсов нефти и газа оценивается по предварительным подсчетам примерно в сто миллионов тонн.