На суше и на море 1984(24)

«ЖИВЫЕ ПРИБОРЫ»

В наше время приборы, служащие для различных измерений, обладают удивительной точностью. Современные методы химических анализов настолько совершенны, что к заметным погрешностям при работе с ними могут привести пылинки, витающие в воздухе лабораторного помещения, или мельчайшие капельки слюны, выделяемые при кашле и чихании. Спустя 140 лет после смерти Наполеона версия о его отравлении мышьяком была подтверждена в лаборатории судебной медицины университета в Глазго. Волос с головы императора весом 0,00172 мг — то, чем обладали эксперты.

И все же живой организм, как наиболее чувствительный, часто является незаменимым индикатором.

Служебные овчарки в Таллине фиксируют неисправность газовой сети. Их присутствие помогает и при геологоразведочных работах (ведь минералам также свойственны запахи). Да и в криминалистике еще не скоро откажутся от их услуг.

Имеется множество сведений о проявлении странного беспокойства у собак, лошадей, крыс, кошек незадолго до подземного толчка. Так, в Чили перед землетрясением в 1835 г. все до одной собаки покинули город Талькуано. Лягушки и змеи покидают свои убежища, даже если стоит холодная погода.

Необычно ведут себя перед землетрясением и рыбы. Они плавают у самой поверхности, часто глотают воздух и

выпрыгивают из воды. Косяки подходят к самому берегу; бывали случаи, когда рыба выскакивала на сушу. Рыбаки возвращаются с богатыми уловами, причем в сети попадают виды, которые обычно обитают на больших глубинах. На поверхности оказываются каракатицы, омары, крабы и осьминоги — типичные обитатели морского дна. Японский геофизик Тарада сопоставил статистические данные об уловах рыбы в прибрежных водах за 6 лет (1924 — 1929 гг.) с данными о сейсмической активности — обнаружилась явная корреляция. Одно время в Японии серьезно увлеклись возможностью использования рыб для прогноза землетрясений. Но «живые приборы» предсказывали далеко не каждое землетрясение, да и не каждый их прогноз сбывался. Интерес к этой проблеме пропал.

Оптимистичнее настроены американцы. В штате Калифорния (именно там происходили самые разрушительные в истории США землетрясения), у подножия холма Палмдейл, образовавшегося буквально на глазах человека во время одного из недавних землетрясений, расставлены клетки с крысами, а в искусственных норах расселены мыши. За поведением животных наблюдают чувствительные электронные устройства.

Каковы причины необычного поведения животных перед подземным толчком? Вероятно, они ощущают изменчивость электромагнитных полей, слышат инфразвуки и ультразвуки, реагируют на выделение газов, слабые предварительные толчки и изменение наклона поверхности.

Любопытные обстоятельства сопровождали одну из самых трагических вулканических катастроф в истории — гибель города Сен-Пьер на острове Мартиника в 1902 г. Облако раскаленных газов, которое вырвалось из кратера вулкана Мон-Пеле, сожгло город; в считанные секунды погибло 30 тыс. человек. Но из животных был найден один-единственный труп кошки. Еще в середине апреля из города ушли все собаки и кошки, и змеи покинули места своего обитания на склонах вулканического конуса. Даже перелетные птицы не делали обычного привала на озере близ города, а следовали мимо. Вероятно, предвестники извержения, которые совершенно не были замечены людьми, — некоторое повышение температуры почвы, выделение газов или предшествовавшее взрыву дрожание земли — были замечены животными.

Канарейки и тараканы — прекрасные индикаторы на рудничный газ. В прошлом веке углекопы держали клетку с птицей в забое и по ее поведению судили о степени опасности. Попугаи реагируют на ничтожное содержание в воздухе синильной кислоты.

В настоящее время многие виды животных используются в качестве «живых приборов» в системе мониторинга — наблюдений за качеством окружающей среды.

Ихтиологи американского Управления по охране среды испытывали различные виды пресноводных рыб в виде детекторов качества воды. Был найден количественный показатель загрязнения — число движений, при помощи которых рыба избавляется от посторонних частиц, попавших в жабры; эти движения получили у экспериментаторов условное название «кашель». Чем выше уровень загрязнения медью и ртутью — тем больше приступов «кашля». Среди рыб наиболее подходящими кандидатами в «живые приборы» оказались ушастый окунь, пескарь и особенно форель — их можно помещать для контроля в бассейны ниже очистных сооружений.

Во Франции с помощью форели контролируют качество воды, поступающей из Сены в водохранилище Морсан-сюр-Сен. Рыба находится в камерах с проточной водой, где она постоянно держится против течения. Если же в воду начинают поступать загрязняющие вещества, хотя бы в малых количествах, то чувствительная форель уходит вниз по течению, где ее присутствие сразу фиксируется электронными датчиками. Тогда автоматически подается команда на изоляцию водохранилища и взятие образцов для химического анализа воды, поступающей в него.

Работами морской лаборатории в Абердине (Шотландия) установлено, что содержание ртути в мидиях залива Ферт-оф-Форт находится в прямой зависимости от концентрации этого токсичного металла в морской воде.

Фотохимический смог — бедствие многих крупных городов, переполненных автомобилями. Особенно печальную известность приобрели Токио и Лос-Анджелес. Пожалуй, самый вредный компонент смога — озон (трехатомный кислород, сильный окислитель, разлагающий резину). Его избыток в атмосфере (более 5 — 10-10-8 г/м3) вызывает головную боль, одышку, сухой кашель, раздражение слизистой глаз, быструю утомляемость, угнетенное состояние и пониженный жизненный тонус. Токийские биологи специально вывели сорт бегонии, чрезвычайно чувствительный к смогу. Малая примесь озона в воздухе уже через 6 часов вызывает появление на листьях белых пятен, а спустя некоторое время и пузырей. Проходит еще несколько дней — пузыри лопаются, и на их месте возникают дыры.

Столь же чувствительны к действию озона и листья табака, причем относительная величина пораженной площади может служить критерием для оценки уровня загрязнения. На основе данных, собранных в 53 пунктах, составлена карта загрязнения Британских островов техногенным озоном.

Некоторые сорта тюльпанов и гладиолусов не только ласкают взор, но и предупреждают о наличии в воздухе очень малых примесей весьма токсичного фтористого водорода. Характерные повреждения листьев гладиолуса сорта Снежная принцесса возникают при содержании одной весовой части фтористого водорода на 10 млрд. весовых частей воздуха.

Другая беспокоящая проблема — загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. По отношению к ним мхи и лишайники обладают высокими поглощающими свойствами. Лишайники, например, «чувствуют» металлургическое предприятие, удаленное на десятки километров. В одном из промышленных районов Англии для определения степени загрязненности воздуха кадмием, свинцом и цинком вывешивался в нейлоновых сетках сфагнум — обычный обитатель торфяников — на срок от 20 до 50 дней. Произведенный затем спектрографический анализ свидетельствовал о высокой скорости поглощения металлов, по которой можно определить их концентрацию в воздухе.

Еще в прошлом веке финский ботаник В. Нюландер обратил внимание на то, что в Париже количество видов лишайников гораздо меньше, чем в окрестностях города. Это объясняется тем, что разные виды обладают разной чувствительностью по отношению к загрязнению воздуха и атмосферных осадков. В наиболее неблагополучных районах лишайники пропадают совсем, а в благоприятных их тем больше, чем чище воздух. Следовательно, при выделении территорий с разным уровнем разнообразия видов выявятся пространственные различия в уровне загрязнения окружающей среды.

В 1926 г. Р. Сернандер выделил «лишайниковые зоны» и составил карту для Стокгольма. Позднее подобные карты были созданы в Нидерландах и Великобритании. У нас подобную методику используют в Эстонии, составлены карты для Таллина, Тарту и некоторых небольших городов.

Применение «лишайниковой съемки» позволяет быстро получить представление с пространственном распространении загрязнений. Но ее преимущество этим не исчерпывается. Дело в том, что в каждой точке содержание техногенных примесей в атмосфере непрерывно меняется в зависимости от режима работы предприятий, объема выбросов, времени года, направления ветра, влажности воздуха и других факторов. Поэтому единичные разовые пробы воздуха представляют собой не что иное, как «стоп-кадры», и нужно сделать довольно много повторных измерений, чтобы получить представление о неком осредненном уровне посторонних примесей. Выделение же разных «лишайниковых зон» позволяет быстро получить многолетнюю картину пространственного распространения загрязнений.

С помощью «живых приборов» можно заглянуть в прошлое, иметь представление о том, как менялось загрязнение воздуха во времени. В ФРГ, в Бонне, Кёльне и Ахене, взяли пробы древесины вековых дубов и определили, как меняется содержание свинца, цинка, железа и марганца в годичных слоях разного возраста*. Потом на основе этих данных были построены кривые концентрации металлов в воздухе начиная со второй половины прошлого столетия.

Вообще растения-индикаторы используются для контроля за качеством атмосферы промышленных районов ФРГ очень широко — на 146 станциях. Применяются три метода: 1) лишайниковый — для определения содержания в воздухе окислов серы и других кислых газов. Уровень загрязненности определяется по степени отмирания по прошествии 300 дней; 2) хвойный — служит той же цели. Показатель качества воздуха — содержание серы в годовых или полугодовых побегах; 3) травяной, позволяющий установить присутствие в воздухе серы, фтора, цинка, кадмия и свинца. В этом случае точность такова, что двухнедельного пребывания стандартного набора трав в пункте наблюдения достаточно для получения количественных данных о загрязненности воздуха этими элементами.

* Не нужно рубить дерево, чтобы взять пробу из его сердцевины. Миниатюрный — как штопор — бур позволяет извлечь колонку древесины толщиной с карандаш. Этого вполне достаточно для анализов.

Очень многие события в биосфере обнаруживают четкую связь с изменчивостью солнечной активности — урожайность, миграции животных, вспышки размножения насекомых, магнитные бури, инфекционные заболевания, заболевания сердечно-сосудистой системы и т. д. Вполне понятен растущий интерес к исследованию процессов на Солнце, и особенно к поискам возможности предсказания уровня солнечной активности. Удивительно другое, а именно что «живые приборы» могут найти применение в прогнозировании деятельности Солнца!

Еще в середине 30-х годов казанский врач С. Т. Вельховер обнаружил, что рост коринебактерий* на строго одинаковой, стандартной питательной среде не остается постоянным, а временами скачкообразно усиливается. Вспышки роста микроорганизмов были приурочены к периодам усиления солнечной активности, пятнообразования на Солнце. Очевидно, считал Вельховер, субстанция бактериальной клетки «настроена» на излучение определенной длины волн или на определенные корпускулярные потоки, и соответствующим образом клетка реагирует на изменения в деятельности Солнца.

Но самое любопытное заключается в том, что никогда не наблюдается полного совпадения микробиологических и ге-лиофизических кривых — ход первых всегда предваряет ход вторых. Вот что пишет по этому поводу А. Л. Чижевский: «Это становится понятным, если мы вспомним, что очаги возмущения возникают первоначально в глубине Солнца — ни глаз астронома, ни фотографическая пленка на них не реагируют. Но корпускулы, или коротковолновое излучение, выбрасываемое ими в мировое пространство, встречают живую клетку бактерий или нервный аппарат человека и животного и немедленно влияют на него. И только по прошествии некоторого времени очаги возмущения появляются на поверхности Солнца и становятся доступными визуальному наблюдению и фотографированию. Следовательно, нет ничего невероятного в том, что микробиологический препарат вскоре станет наиболее чувствительным астрономическим прибором, который будет предсказывать некоторые физические процессы на Солнце, и, уж конечно, точнее всякого физического прибора!»

Наконец, и сам человек может действовать как «живой прибор», ведь известны совершенно феноменальные примеры работы мозга и органов чувств. Чудо-счетчики состязаются в скорости счета с вычислительными машинами, извлекают корни двадцатых и тридцатых степеней из чисел с двумя десятками знаков, шутя определяют, на какой день недели придется, например, 12 августа 28448732 года.

* По современной классификации — микобактерии. К их числу относятся возбудители дифтерии и туберкулеза.

Советский психолог А. П. Лурия написал книгу о человеке с уникальной памятью, который в мельчайших подробностях помнил буквально всё без исключения, что видел, слышал или прочитал. Визуальные наблюдения космонавтов с орбиты порой оказываются гораздо информативнее самой совершенной фото- и киносъемки.

Стоит упомянуть и о факте, который вошел в официальный отчет о землетрясениях, наблюдавшихся на территории Австро-Венгрии в течение 1897 г. Сейсмическая станция Ала в Южном Тироле отметила 27 января того года два подземных толчка. Оба они были предсказаны одной особой — один за 15 минут, другой за полчаса. Видимо, она была весьма чувствительна к тем геофизическим явлениям, которые, вероятно, предшествуют землетрясению, — внезапному изменению интенсивности магнитного поля или возникновению звуковых колебаний на очень высоких или очень низких частотах, которые человек с обычным диапазоном слуха совершенно не ощущает.

О редком случае пишет американский исследователь К. Уиски. Две женщины жаловались на то, что иногда им мешают отчетливые сигналы азбуки Морзе. Оказалось, что эти ощущения совпадали с временем работы находившейся поблизости радиостанции. Итак, возможны и живые радиоприемники!

Известный вулканолог Гарун Тазиев, вспоминая о вулкане Ньямлагира в Центральной Африке — первом вулкане, который он посетил, пишет следующее: «...я решил не только посмотреть, но и понюхать вулкан. Нос — удивительно тонкий портативный прибор, которым наделила нас природа. С его помощью я

надеялся уловить присутствие двуокиси серы, соляной кислоты или сероводорода по характерному запаху тухлых яиц. В результате интенсивного обследования, напоминавшего скорее работу собаки-ищейки, нежели ученого-исследователя, многообещающая карьера геолога едва-едва не закончилась там же, у южного подножия Ньямлагиры... Я был внезапно повержен в беспамятство...»

Причиной тому были, конечно, высокие концентрации газов, выделяемых из трещин в пещерах, гротах вулканического конуса.

В городах при изучении рассеивания техногенных загрязнений использование только что упомянутого «тонкого портативного прибора» пока не грозит беспамятством. Муниципалитетом Мангейма (ФРГ) оформлены на службу 80 человек с особенно острым обонянием, живущие в разных концах города. В их обязанности входит трижды в день, в определенное время, внимательно принюхаться к воздуху и высказать мнение о его качестве. Эти сведения сопоставляются с данными наблюдений 20 метеопостов, расположенных в черте города, что позволяет быстро выявить те предприятия, которые загрязняют атмосферу.

Итак, в наш XX век — век электроники, атомной энергетики, космических исследований — мы продолжаем пользоваться методами измерений и контроля среды, казалось бы, примитивными, иногда сравнимыми со старинными приметами, но, несмотря на это, зачастую надежными и простыми.

Лев Бондарев