Когда зима опаздывает
Фотографии прошлого года, когда холода запаздывали и флора решила, что сейчас - самое время цвести. Большая ошибка.
Развернуть2
–
Фотографии прошлого года, когда холода запаздывали и флора решила, что сейчас - самое время цвести. Большая ошибка.
Зимой 2021 года жители теплого Техаса замерзали в домах без отопления, а в апреле и мае 2025 года аномальные снегопады накрыли сразу несколько регионов России. При этом климатологи продолжают утверждать, что планета нагревается. Разве в этом нет противоречия? На самом деле, суровые зимы — это не опровержение глобального потепления, а его прямое следствие.
Над Северным полюсом Земли с огромной скоростью постоянно вращается гигантский воздушный вихрь, который представляет собой природный защитный барьер по сдерживанию арктического холода в северных широтах.
Арктика нагревается в два раза быстрее остальной планеты — явление, которое ученые называют арктической амплификацией. Связано это с тем, что из-за глобального потепления уменьшается отражающая способность льдов: растаявший лед обнажает темную воду, которая жадно поглощает солнечную энергию и нагревается, вызывая еще большее таяние льда (замкнутый круг). Из-за этого разность температур между полюсом и умеренными широтами уменьшается, и полярный вихрь утрачивает стабильность.
Когда этот воздушный барьер ослабевает, он начинает "волниться", как флаг на сильном ветру. И время от времени "языки" арктического воздуха прорываются далеко на юг, принося морозы и осадки туда, где их не ждут. За последние 30 лет частота таких климатических "побегов" увеличилась более чем в полтора раза, и этот показатель продолжает расти. Поэтому мы все чаще будем сталкиваться с заголовками о том, что в какой-то южный регион пришло внезапное похолодание или тысячи огородников лишились всех своих посадок из-за снегопада и заморозков в июне.
Гольфстрим — мощное теплое течение в Атлантическом океане — это гигантская "печка" Европы и северо-западной России, тепловой конвейер, который несет теплую воду из тропиков к берегам Норвегии, Британии и Мурманска. Благодаря ему в Лондоне зимой теплее, чем в Нью-Йорке, хотя британская столица находится севернее канадского Лабрадора.
Однако глобальное потепление ударило и по этой системе. Таяние гренландских ледников насыщает Северную Атлантику миллиардами тонн пресной воды. Эта вода легче морской соленой, поэтому она не опускается в глубины океана при охлаждении и не создает тот самый "всасывающий эффект", который подтягивает новую теплую воду с юга, нарушая работу всего теплового конвейера.
Ученые фиксируют замедление Атлантической меридиональной циркуляции на 15% с середины прошлого века, и этот процесс только ускоряется. Европа и европейская часть России постепенно лишаются своего природного обогревателя. Таким образом, глобальное потепление делает зимы в этих регионах все более суровыми, а снегопады — более разрушительными.
Каждый градус потепления океана увеличивает испарение воды примерно на 7%. Атмосфера насыщается этой избыточной влагой, словно гигантская губка, готовая выжать всю накопленную жидкость при первой возможности.
И в нашей реальности возможность не заставляет себя ждать. Когда влажный воздух сталкивается с прорывами арктического холода, результат может быть жутко впечатляющим — снегопады такой интенсивности, что за несколько часов выпадает месячная норма осадков.
Примечательно, что общее количество снежных дней в году сокращается, но отдельные снегопады становятся все более обильными и опасными.
Именно из-за глобального потепления мы наблюдали снежные бури в Мадриде, замерзшие фонтаны в Риме и ледяной дождь, обрушившийся на американский Техас — штат, где растут пальмы.
Климатическую систему Земли можно сравнить со сложным часовым механизмом, где абсолютно все шестеренки взаимосвязаны. Когда мы, человечество, насыщаем атмосферу парниковыми газами (углекислый газ, метан), то мы не просто немного "повышаем градус" — мы меняем скорость вращения всех шестеренок сразу.
Глобальное потепление — это не равномерное нагревание планеты, которое можно предсказать на годы и столетия вперед, а фундаментальная перестройка всех климатических процессов. В некоторых регионах действительно становится теплее, но в других — холоднее; третьи страдают от засух, а четвертые — от наводнений.
Экстремальные зимние холода и снегопады не опровергают факт климатических изменений — они лишь подтверждают, что эти изменения запущены и набирают обороты. Погода становится более непредсказуемой, более контрастной и порой совершенно парадоксальной.
В новой климатической реальности мы должны привыкать к неожиданностям: к июльскому граду размером с мячи для настольного тенниса, к январским оттепелям в Сибири и к февральским морозам в субтропиках. Планета меняет правила игры, и нам остается только адаптироваться к этим новым, более жестким условиям.
Одно из самых эффектно горящих деревьев в мире. Огонь создает на ней завораживающий эффект "мини-заката".
У головоногих моллюсков — осьминогов, каракатиц и кальмаров — есть удивительный инструмент выживания, используемый ими в критический момент. Речь идет о чернилах, которые оказались гораздо более сложным и эффективным механизмом защиты, чем считалось ранее.
Оказавшись в роли потенциальной добычи, головоногие мгновенно выбрасывают чернила. Это отпугивает и дезориентирует хищника, давая моллюскам драгоценное время для побега и поиска укрытия. Чернила выбрасываются из специального мешка внутри тела — модифицированного выроста прямой кишки. Состав поразительно прост: меланин (тот же пигмент, что придает цвет нашим волосам, глазам и коже) и органическая слизь.
Современные исследования показывают, что чернила головоногих — это больше чем просто "дымовая завеса". Фермент тирозиназа, играющий ключевую роль в производстве меланина, способен вызывать серьезное раздражение глаз хищника. Чернильное облако также временно нарушает обоняние и вкусовые рецепторы нападающего, полностью — хотя и временно — дезориентируя его в водной среде.
Примечательно, что чернильное облако служит еще и системой раннего предупреждения для других обитателей океана. Увидев темное пятно в воде, морские животные понимают: поблизости хищник, и пора прятаться. Таким образом, одно головоногое создание может спасти жизни множества соседей.
Вопреки распространенному заблуждению, чернила головоногих не ядовиты. И хотя у этих моллюсков действительно есть ядовитые железы (особенно у синекольчатого осьминога), но они никак не связаны с чернильным мешком — это совершенно разные защитные механизмы.
Не все головоногие обладают этой чрезвычайно полезной защитной способностью. Чернильный мешок отсутствует у древних наутилусов и группы глубоководных осьминогов, включая очаровательного осьминога дамбо. Но для них это не критично: наутилусы полагаются на крепкие раковины, а глубоководные виды живут там, где хищников практически нет.
Большинство головоногих не могут похвастаться твердым панцирем, острыми шипами или высокой скоростью. Зато природа наделила их гораздо более интересной способностью — мгновенно становиться невидимыми и полностью дезориентировать врага. Чернильная защита — это результат миллионов лет эволюции, породившей одну из самых элегантных систем выживания в Мировом океане.
Всегда было интересно, куда утки деваются зимой. А вот они - на незамерзающей воде, активно подкармливаемы местными жителями.
Гигантский тихоокеанский осьминог (лат. Enteroctopus dofleini) — самый крупный представитель осьминогов на Земле. Взрослые особи в среднем весят от 15 (самки) до 50 килограммов (самцы), а размах их щупалец в среднем достигает 4-5 метров. Науке известен настоящий исполин этого вида, который весил 272 килограмма при размахе щупалец 9,6 метра!
Окраска гиганта обычно красновато-розовая с тонкими прожилками, напоминающими замысловатые узоры. Нижняя сторона восьми мощных щупалец серо-белая, и все они покрыты огромным количеством присосок — у самок их всего 2 240, у самцов на 100 меньше. Эти присоски обеспечивают не только железную хватку, но и тонкое обоняние и вкус.
Самые крупные присоски гигантского тихоокеанского осьминога имеют диаметр 6,4 сантиметра и способны выдерживать вес до 16 килограммов. Как и все осьминоги, герой этой статьи — головоногий моллюск без костей. Это означает, что он может протиснуться через любое отверстие, куда проходит клюв — единственная твердая часть тела.
Гигантский тихоокеанский осьминог населяет холодные воды северной части Тихого океана — от Кореи и Японии до побережья Канады, США и Мексики. В России его можно встретить в Японском, Охотском и Беринговом морях.
Осьминог предпочитает воду температурой от 15 градусов Цельсия и ниже. Обитает как на мелководье (иногда его можно обнаружить даже в приливных лужах), так и на глубине до 1 500 метров. Это поразительное создание ведет одиночный образ жизни, предпочитая скрываться в скалистых логовах, расщелинах и пещерах среди валунов.
Живет гигантский тихоокеанский осьминог от трех до пяти лет, что относительно много для представителей его вида (большинство других осьминогов не доживают и до года). К концу жизни находит пару для размножения, оставляет потомство и вскоре погибает.
Гигантский тихоокеанский осьминог — скрытный и прожорливый охотник. Его рацион состоит в основном из крабов, креветок, моллюсков, рыбы и даже других осьминогов меньшего размера. Добычу застает врасплох за счет своего продвинутого камуфляжа, а после резко хватает ее всеми восемью щупальцами и утаскивает в логово.
Чтобы добраться до желаемого лакомства, осьминог использует три метода борьбы с твердым панцирем: банально разрывает добычу силой, раскусывает мощным клювом или "просверливает" панцирь. Для сверления хищник размягчает панцирь своей специфической слюной, параллельно соскабливая материал жестким языком-радулой. В процессе получается отверстие, через которое осьминог впрыскивает токсин, парализующий добычу и растворяющий соединительные ткани. Через несколько минут жертва легко разрывается на части и съедается.
Панцири, очищенные от съедобного содержимого, осьминог относит в "мусорную кучу" около логова. Ученые изучают эти кучи, чтобы узнать больше о рационе гигантских осьминогов.
Не имея защитного панциря, гигантский тихоокеанский осьминог полагается на одну из самых сложных систем камуфляжа в животном мире. Под его кожей скрываются миллионы эластичных клеток, называемых хроматофорами, которые содержат цветные пигменты.
Полагаясь на чрезвычайно острое зрение, осьминог крайне эффективно распознает узоры и текстуры окружающей среды, а затем почти мгновенно — словно по мановению волшебной палочки — меняет цвет кожи, расширяя или сжимая хроматофоры. Примечательно, что осьминоги не различают цвета. Как им удается столь точно имитировать цветовую гамму окружения — вопрос без ответа.
В естественных условиях большую часть времени гигантские тихоокеанские осьминоги прячутся в логовах, водорослях или маскируясь на дне. Для перемещения в водной толще они используют реактивное движение — втягивают воду в полость тела и с силой выталкивают через сифон (трубчатый орган, представляющий собой измененную ногу), обеспечивая мощный толчок. По дну же осьминоги ползают на щупальцах, периодически останавливаясь и сливаясь с окружающей средой для оценки ситуации.
Гигантские тихоокеанские осьминоги обладают высоким интеллектом — они способны запоминать лица людей, решать головоломки и даже проявлять интерес к дайверам. В океанариумах они славятся способностью к побегу из своих резервуаров — порой протискиваются через щели в крышке и отправляются исследовать соседние аквариумы в поисках добычи или просто из любопытства.
Старение кажется неизбежным — тело слабеет, клеточные повреждения накапливаются, органы отказывают. Однако ключевая причина старения вовсе не в том, что организм постепенно "изнашивается", как старая машина, которая передавалась из поколения в поколение. Все намного интереснее.
Биологи давно поняли, что старение — результат работы эволюции. Активная фаза естественного отбора продолжается до тех пор, пока организм способен передавать гены будущему потомству. Потом, после репродуктивного возраста, природа просто "забывает" о нас, так как мы ей больше не нужны — мутации, вызывающие старение, перестают отсеиваться отбором.
В 1957 году эволюционный биолог Джордж Уильямс (12 мая 1926 года — 8 сентября 2010 года) предложил теорию антагонистической плейотропии, суть которой проста, но поразительна: гены, которые выгодны организму в раннем и репродуктивном возрасте, обладают неизбежными побочными эффектами, которые в более позднем возрасте вызывают старение и в итоге приводят к смерти.
Это значит, что эволюция "жертвует" нашим долголетием ради того, чтобы мы дожили до репродуктивного возраста и оставили как можно больше потомства.
Например, мутации, вызывающие перепроизводство половых гормонов, увеличивают либидо и повышают шансы на эффективное размножение. И эти гены сохраняются даже после выполнения "эволюционной миссии", несмотря на то, что позже они могут провоцировать рак половых органов.
Другой пример — процесс аутофагии (клеточного самопереваривания), который жизненно важен для молодого организма, но после репродуктивного возраста начинает давать сбои и запускает процесс старения.
Согласно теории Уильямса, быстрое достижение организмом репродуктивного возраста должно коррелировать с быстрым старением и малой продолжительностью жизни. Именно поэтому животные, которые способны к активному размножению через несколько недель после появления на свет, обычно живут очень мало.
Например, мыши достигают репродуктивного возраста через 5-7 недель после рождения, и их продолжительность жизни в природе обычно не превышает 18 месяцев. А вот слоны, достигающие репродуктивного возраста к 19-20 годам, в среднем живут 65 лет.
В силу возрастного снижения репродуктивной активности снижается и эффективность естественного отбора. После того как организм передал гены потомству, эволюции становится все равно, что с ним будет дальше.
Природе нужны не долгожители с их планами и амбициями, а максимально эффективные родители.
В 2017 году исследователи из Института молекулярной биологии (IMB) в Майнце отключили аутофагию в нейронах старых червей, что привело к улучшению здоровья беспозвоночных и увеличению продолжительности их жизни на 50%. И это при том, что аутофагия была деактивирована только в нейронах.
Этот эксперимент доказывает, что старение — не физический закон природы, а эволюционная стратегия. И теоретически правила игры можно изменить.
Старение и смертность — не ошибка природы и не банальный износ организма. Это цена, которую живые существа платят за успешное размножение в молодости. Гены, которые играют критически важную роль в юном возрасте, позже становятся вредными и опасными.
Но эволюция продолжает оставаться верной своему принципу: успешное размножение важнее продолжительности жизни.
Изучение механизмов антагонистической плейотропии вкупе с клиническими испытаниями откроет дверь к замедлению старения и резкому увеличению продолжительности жизни.
Представьте, что в один из ничем не примечательных дней на Землю вдруг снизошел высший разум, Архитектор нашей реальности, предложив человечеству задать ему один-единственный вопрос, на который будет дан прямой и максимально исчерпывающий ответ, переданный напрямую в сознание.
Многие люди хотели бы узнать, "есть ли что-то после смерти", но в таком случае, получив даже положительный ответ, они не поняли бы механизм. Более философски настроенные решили бы узнать "в чем смысл жизни", но ответ на этот вопрос не может быть объективным, а значит в глобальном плане его ценность нулевая. Гуманисты, получив такую возможность, вероятно, хотели бы узнать "как победить рак". Получив рецепты миллионов лекарств (рак — не одна болезнь), они смогли бы решить локальную проблему, но остальные никуда бы не делись.
Поэтому идеальный вопрос должен быть мета-вопросом*, ответ на который дал бы доступ к "исходному коду" Вселенной, после чего все частные ответы стали бы очевидными. Поэтому, если бы я оказался перед Автором этой реальности, я бы спросил следующее:
"Каков точный и полный набор фундаментальных принципов, законов и констант, которые установлены для этой Вселенной, и каков замысел для разумного сознания в рамках этих правил?"
*Мета-вопрос подразумевает сложную конструкцию. Но при необходимости какая-то из ее частей может быть отброшена без потери ключевой цели вопрошающего. Например, про замысел.
Это не законы физики, а самые первые и неменяемые правила, на которых, как на фундаменте, базируется вся наша реальность. Это можно сравнить с правилами игры в шахматы, которые существуют до начала партии.
Например:
Почему так важно понять фундаментальный принцип реальности? Потому что все остальное вытекает из него.
Допустим, если верная аксиома, что "все есть информация", то законы физики — просто алгоритмы, а черные дыры — инструменты хранения данных. Если верна аксиома "сознание — основа всего", то смысл жизни в том, чтобы задавать вопросы, исследовать, накапливать опыт, а квантовая механика (где важную роль играет наблюдатель) станет понятнее.
Узнав стартовые правила "игры" мы поймем не только "как" работает мир, но и "какого он типа" и "зачем" вообще все это. Все остальное (физика, смысл жизни) станет просто следствием.
Давая ответ на мой вопрос, Архитектору нашей реальности пришлось бы объяснить, почему фундаментальные физические константы, такие как гравитационная постоянная и скорость света в вакууме имеют именно такие значения.
Несмотря на то, что фундаментальные физические постоянные кажутся произвольными числами, от них зависит сама возможность появления и стабильного существования сложной материи, включая жизнь. Если бы значения этих констант отличались от текущих хотя бы на мизерные доли процента, то звезды никогда бы не зажглись, да и вообще Вселенная могла бы оказаться настолько нестабильной, что схлопнулась бы вскоре после Большого взрыва.
Может ли это говорить о том, что в "исходном коде" мироздания есть скрытые параметры или имеет место принцип тонкой настройки, обеспечивающий существование реальности, в которой зародится сознание? Разобравшись с этим, можно было бы узнать, является ли наша Вселенная уникальной или же представляет собой каплю в океане Мультивселенной, где каждая другая вселенная получила свой набор констант.
Отвечая на мой вопрос, Создатель был бы вынужден рассказать, для чего вообще существует Вселенная, наделенная совершенной математической структурой. Кроме того, он поведал бы о нашей роли во всем этом: являемся ли мы запланированным результатом, случайным продуктом эволюции или же вообще мы находимся в симуляции, а наши тела прямо сейчас покоятся в "Зионе" (отсылка к "Матрице").
Ответ дал бы нам не только четкое понимание собственного места в этом мире, но определил бы нашу ценность. А еще мы бы узнали, есть ли во Вселенной еще кто-то кроме нас.
Получение ответа на мета-вопрос мгновенно разделило бы историю науки на «до» и «после»:
Ценность этого мысленного эксперимента — в его фокусирующей силе. Нет смысла распыляться, пытаясь разгадать тысячи второстепенных загадок; нужно сосредоточиться на обретении глубокого, системного уровня понимания устройства реальности, благодаря чему ответы на все частные вопросы будут получены сами собой.
Не обладая возможностью получить ответы тут и сейчас, мы все же способны приблизиться к истине, если научимся правильно формулировать вопросы.
Рыба-капля (лат. Psychrolutes marcidus) выглядит так, будто жизнь ее очень сильно потрепала. Мягкое желеобразное тело, опущенные уголки "рта", нос-картошкой — идеальное карикатурное лицо измученного старика, который за долгие годы успел устать от всего на свете.
Но самое забавное в этой истории то, что в естественной среде обитания рыба-капля выглядит не так, как на знаменитых фотографиях.
Рыба-капля обитает на глубине до 1 200 метров, в зоне, где давление в десятки раз выше, чем у поверхности. У рыб, чувствующих себя комфортно в таких условиях, нет привычных плавательных пузырей и крепких костяков — любое "нормальное" тело просто раздавит. Поэтому рыба-капля практически лишена мышц и твердых структур, а ее тело скорее напоминает плотное желе, стабильность формы которого обеспечивается именно гигантским давлением воды.
Изменение внешнего вида начинается, когда рыбу-каплю вытаскивают наверх. Резкое падение давления приводит к ужасно болезненной декомпрессии, из-за которой внутренности "провисают", кожа обвисает, и рыба начинает походить на унылого старика.
На глубине же она выглядит вполне обычно: не эталон красоты в человеческом понимании, но и не карикатурный персонаж.
Рыба-капля ведет размеренный, неторопливый образ жизни (ну, прямо как старичок). Она не хищник-убийца и не чудище глубин, заманивающее своих жертв с помощью биолюминесценции. Вместо этого рыба предпочитает зависать у дна и просто хватать ртом то, что проплывает мимо: мелких рачков, личинок, кусочки водорослей и так называемый "морской снег" — смесь разлагающихся остатков растений и животных. Минимум движений и минимум затрат энергии для эффективного выживания в среде, где каждая калория достается с трудом.
Популярной рыбу-каплю сделали мемы про депрессию, хроническую усталость от жизни и "утро понедельника". Люди с чувством самоиронии увидели в ее лице себя — помятых, уставших и вечно невыспавшихся. В итоге интернет превратил эту глубинную рыбу в один из самых "человечных" образов животного мира.
Начинается январь...
И ещё немного поэзии с зимними пейзажами.
... Глядя надменно, как бывало,
На жертвы холода и сна,
Себе ни в чем не изменяла
Непобедимая сосна.
Афанасий Фет, 1864
... И оттого двоится
Вся эта ночь в снегу,
И провести границы
Меж нас я не могу.
Но кто мы и откуда,
Когда от всех тех лет
Остались пересуды,
А нас на свете нет?
Борис Пастернак, 1949
...Нет, мы не отжили! Мы властны день любой
Чертою белою отметить
И музы сирые еще на зов ночной
Нам поторопятся ответить...
Афанасий Фет, 1860
... Никого не ждут. Но — наглухо портьеру.
Тротуар в буграх, крыльцо заметено.
Память, не ершись! Срастись со мной! Уверуй
И уверь меня, что я с тобой — одно.
Снова ты о ней? Но я не тем взволнован.
Кто открыл ей сроки, кто навел на след?
Тот удар — исток всего. До остального,
Милостью ее, теперь мне дела нет...
Борис Пастернак, 1913
... Березы скрипят за стеною,
Сук ели трещит смоляной…
О друг мой, скажи, что́ с тобою?
Я знаю давно, что́ со мной!
Афанасий Фет, 1842
Из авторства, конечно, только мои фотографии, а чьи стихи использовала я указала.
Всех с Новым Годом! Пусть этот год будет лучше чем прошлый и принесёт всем немного больше удачи, вдохновения, умиротворения, любви и счастья!
То, что кажется обыденным невооруженному глазу, под микроскопом превращается в фантастические пейзажи и причудливые структуры. Если бы не научно-технический прогресс, то мы бы никогда не познакомились с этими микромирами, где царят свои законы красоты, и где каждый элемент способен поведать захватывающую историю эволюции и функционального совершенствования.
Представляю вашему вниманию подборку из десяти потрясающих микрофотографий, которые открывают дверь в удивительную вселенную малого и непознанного.
Это изображение демонстрирует сложную архитектуру белковых волокон кератина внутри клеток человеческой кожи. Кератин — основной структурный белок, играющий ведущую роль в поддержании прочности, эластичности и здоровья кожи, волос и ногтей.
Кератиносодержащие клетки (кератиноциты) используются в медицинских исследованиях для изучения процессов старения и разработки новых методов борьбы с ним.
Изящная структура соцветия крестовника, заполненная крошечными семенами. У каждого семечка есть пушистый хохолок, который в будущем поможет ему отправиться в воздушное путешествие и, если повезет, попасть в благоприятные условия для прорастания и воспроизводства собственного потомства.
Это прекрасный пример того, насколько продуманными и эффективными могут быть механизмы размножения в природе.
То, что напоминает знаменитого колобка Pac-Man из одноименной видеоигры, представляет собой сферическую колонию одноклеточных зеленых водорослей вольвокс в момент "разрыва" материнской колонии, высвобождающей дочерние организмы.
Вольвокс — шикарный пример коллективного поведения у простейших. Тысячи клеток работают вместе как единый организм.
Это детальный снимок сколекса — головной части ленточных червей, где располагаются органы фиксации, представленные крючками (снизу) и присосками (две сверху). Эти органы позволяют паразиту надежно крепиться к стенкам кишечника носителя и проживать в таком положении лучшие годы своей жизни, оставляя после себя бесчисленное потомство.
Сколекс — пример поразительной эволюционной адаптации; миллионы лет поиска идеального решения.
Это колония грибов в почве. Если бы я увидел это изображение вне контекста, то решил бы, что передо мной работа какого-нибудь пейзажиста из Японии, который запечатлел заходящее Солнце над цветочным полем.
Грибы играют крайне важную роль в экосистемах, взяв на себя обязанности разложения органической материи с целью возвращения питательных веществ в почву. Грибной мицелий формирует сложные подземные сети, некоторых из которых могут простираться на десятки километров. Эти сети используются растениями (включая деревья) для обмена питательными веществами и даже информацией.
Каждое пыльцевое зерно, обладающее сложной скульптурной поверхностью, представляет собой мужскую гамету растения, которая заключена в защитную оболочку с уникальным рельефом.
Изучение форм пыльцы и сравнение узоров помогает ботаникам идентифицировать различные виды лилии.
Это срез развивающегося мозга куриного эмбриона, который был окрашен в яркие цвета с помощью генетической техники "радужного мозга" (англ. brainbow).
Такой подход дает возможность идентифицировать различные типы нервных клеток, специфику связи между ними и помогает ученым понять процессы формирования нервной системы.
Структура улитки внутреннего уха грызуна с чувствительными волосковыми клетками (красные) и нейронами (зеленые).
Этот чрезвычайно сложный инструмент преобразует звуковые волны в электрические сигналы, которые, достигнув мозга, интерпретируются как звук.
Это один из восьми глаз паука-сенокосца, состоящий из множества линз. И хотя эти членистоногие могут казаться примитивными, их зрительная система — настоящее чудо природной инженерии.
Эти крошечные создания видят дальше и отчетливее, чем человек с самым совершенным зрением.
Пуховые перья большой синицы состоят из волокон, которые работают как природная дифракционная решетка, обеспечивая переливание всеми цветами радуги.
Каждое перышко синицы состоит из тысяч и тысяч микроскопических элементов, создающих неповторимый оптический эффект, который помогает птицам в терморегуляции и маскировке.
В 1913 году в журнале Chemische Berichte появилась статья ничем не примечательного немецкого химика Вальтера Лёба (7 мая 1872 года — 3 февраля 1916 года). Он работал при больнице имени Вирхова в Берлине, никогда не был знаменит и не претендовал на революционные открытия.
Но то, что он сделал, изменило наше понимание происхождения жизни навсегда.
В рамках незамысловатого авторского эксперимента Лёб взял простые неорганические соединения — воду, аммиак и углекислый газ — и подверг их воздействию электрических разрядов. В результате химик получил глицин (простейшую аминокислоту), формальдегид и сахара.
Почему этот эксперимент так важен? Дело в том, что формальдегид и сахара — это "химические кирпичики", из которых строится все живое на Земле. Лёб доказал экспериментально, что для возникновения основы жизни не нужны магия или "Архитектор".
Все проще простого: научное сообщество XX века не интересовал скромный химик из больничной лаборатории. Его работу просто проигнорировали.
Примечательно, что до Лёба, в 1897 году, подобный эксперимент пытались реализовать сербские химики С. М. Лозанич и М. Ц. Йовишич, но не располагали необходимым оборудованием. О теоретическом вкладе своих предшественников Лёб честно упомянул в своей статье.
Спустя 40 лет молодой студент Чикагского университета Стэнли Миллер (7 марта 1930 года — 20 мая 2007 года) поставил похожий опыт под руководством нобелевского лауреата Гарольда Юри (29 апреля 1893 года — 5 января 1981 года).
Миллер создал в лаборатории "первичный бульон": смесь метана, аммиака, водорода и воды. Имитируя молнии электрическими разрядами, он инициировал химические реакции.
Через неделю в колбе было обнаружено пять аминокислот — "строительные блоки" белков, из которых состоит все живое.
Результаты эксперимента Миллера были опубликованы в журнале Science в 1953 году, и они тут же сделали его знаменитым. Этот эксперимент стал одним из самых цитируемых в истории биологии (когда я учился в школе, то мы его даже повторяли).
Миллер — настоящий ученый, который позаботился о том, чтобы будущие поколения имели доступ к его исходным материалам. В 2008 году исследователи проанализировали запечатанные пробирки из оригинальных экспериментов 1950-х годов, используя современные методы и инструменты.
Результат оказался еще более впечатляющим: вместо пяти аминокислот, которые идентифицировал Миллер, в пробирках нашли 22 аминокислоты! Просто в 1953 году в распоряжении ученых еще не было достаточно чувствительного оборудования, чтобы их все обнаружить.
Это означает, что "первичный бульон" молодой Земли, который воссоздал в лаборатории Миллер, был гораздо богаче органическими соединениями, чем считалось ранее.
Эксперименты Лёба и Миллера доказывают один фундаментальный факт: ключевые молекулы, необходимые для возникновения жизни, могли сформироваться естественным образом на молодой Земле.
Все необходимые для этого ингредиенты были в изобилии:
Ранняя Земля была гигантской естественной лабораторией, в которой на протяжении миллионов лет шли химические эксперименты. И в итоге эти эксперименты привели к появлению первых клеток, а затем — к невероятному разнообразию жизни, которое мы видим сегодня.
Сегодня ученые пытаются разобраться с тем, как из простых аминокислот могли сформироваться первые самовоспроизводящиеся молекулы — предки ДНК и РНК.
Это все еще одна из величайших загадок науки. Но благодаря забытому эксперименту Вальтера Лёба и знаменитому опыту Стэнли Миллера мы знаем: для появления жизни не требуется магия. Нужны лишь правильные химические условия и время.
Понимание механизма зарождения жизни нисколько не умаляет того, что жизнь сама по себе — невероятное чудо. Напротив — это делает ее еще более удивительной. Подумайте: простые молекулы, столкнувшиеся в первичном океане миллиарды лет назад, породили невероятную цепочку событий. От первых аминокислот до человека, способного изучать собственное происхождение, задавать вопросы, искать ответы и восхищаться красотой Вселенной.
Это чудо не становится меньше оттого, что мы понимаем его химию. Оно становится глубже, масштабнее, величественнее. Мы — дети звездной пыли и электрических разрядов, случайной встречи молекул и миллиардов лет эволюции. И в этом — настоящее волшебство познания.
На нашей удивительной планете проживает не менее удивительное создание, которое плавало в Мировом океане задолго до появления рыб, видело, как материки раскалывались и соединялись вновь, пережило все массовые вымирания и сохранилось до наших дней практически в неизменном виде.
Имя этого чуда — камерный наутилус, и оно представляет собой живое ископаемое возрастом 480 миллионов лет. Когда на суше начали доминировать динозавры, наутилусы уже миллионы лет бороздили океанские глубины. Когда на Землю упал огромный астероид, поставивший жирную точку в истории динозавров, наутилусы продолжили свое существование, словно ничего не произошло.
Сегодня этот головоногий моллюск, являющийся дальним родственником осьминогов и кальмаров, обитает в тропических водах Индийского и Тихого океанов.
У наутилуса более 90 щупалец — рекорд среди всех головоногих моллюсков. Для сравнения: у осьминога их всего восемь, у кальмара — десять. Однако щупальца наутилуса устроены иначе — они лишены присосок, но вместо этого покрыты бороздками и выступами, которые выделяют липкий секрет. Этим "клеем" наутилус захватывает и удерживает добычу, подтягивая ее ко рту.
Острый клювообразный рот легко разламывает панцири крабов и креветок, а радула — полоска ткани, усеянная крошечными зубами, — измельчает пищу до нужной консистенции. Излюбленное место охоты наутилусов — рифы. Там это головоногое творение природы ощупывает щупальцами каждую расщелину в поисках добычи.
Глаза наутилуса устроены примитивно — это простые камеры-обскуры без хрусталика, способные различать только свет и темноту. Зато у него невероятно развиты осязание и обоняние. Наутилус непрерывно "пробует на вкус" окружающий мир своими щупальцами, определяя химический состав воды и фиксируя любые в ней изменения, что позволяет находить пищу даже в кромешной тьме.
Для перемещения в водной толще наутилус использует реактивное движение — выталкивает поглощаемую воду из мантийной полости через специальную трубку-сифон. Меняя направление сифона, этот моллюск может двигаться вперед, назад и даже боком. Данный способ передвижения, появившийся сотни миллионов лет назад, очевидно, до сих пор остается очень эффективным.
Раковина наутилуса — инженерное чудо природы диаметром 16-21 сантиметр со специфическими красными узорами на серо-белом или кремовом фоне. У взрослых особей она разделена на 30 изолированных камер, соединенных тонкой трубкой — сифункулом. Только в самой большой, последней камере живет сам моллюск. Остальные заполнены смесью газа и жидкости.
Если наутилус хочет всплыть, он откачивает жидкость из камер через сифункул, оставляя в них только газ. Если существо хочет погрузиться, оно поглощает воду и наполняет ею камеры. Умение пользоваться этим биологическим балластным механизмом, позволяющим точно контролировать глубину погружения, наутилус оттачивает годами. Только что вылупившийся наутилус носит раковину, разделенную на семь или восемь небольших камер. По мере роста наутилус расширяет свое жизненное пространство, строя новые камеры, соединенные со старыми.
Днем наутилусы отдыхают на глубине до 700 метров, прячась от хищников вдоль рифовых склонов. Заприметив опасность, наутилус максимально втягивается в раковину и "закупоривает" отверстие специальным кожным капюшоном, превращая свой "переносной дом" в неприступную крепость.
Но с наступлением темноты все меняется. Наутилусы поднимаются на глубину около 70 метров, чтобы осуществить две базовые задачи: удовлетворить голод и размножиться.
Эта ежедневная миграция между глубинами может превышать 600 метров в одну сторону — впечатляющее путешествие для существа размером с небольшую тарелку.
В мире головоногих моллюсков наутилус — настоящий Мафусаил. Большинство осьминогов и кальмаров живут год-два, максимум пять лет. Наутилус может прожить более 20 лет!
Однако за долголетие приходится платить медленным размножением. Самка становится половозрелой только к 12-15 годам (если доживет) и откладывает всего 10-18 яиц в год. Яйца, размером и формой напоминающие головки чеснока, развиваются около 12 месяцев.
Красота погубила наутилусов. Внутренние стенки их раковин покрыты перламутром, что делает их желанным трофеем для коллекционеров. В прошлом пустые раковины собирали на берегу, а теперь же ведется целенаправленный глубоководный промысел живых наутилусов.
Медленное размножение делает популяцию крайне уязвимой. В 2017 году камерный наутилус пополнил список видов, находящихся под угрозой исчезновения. Существо, пережившее все катастрофы за 480 миллионов лет, может не пережить соседства с человеком.
Почему наутилус практически не изменился за полмиллиарда лет? Потому что его конструкция оказалась настолько удачным эволюционным решением, что по сей день не требует улучшений. Камерная раковина, реактивное движение, множество сверхчувствительных щупалец — все это работало идеально как в древних океанах, так и продолжает работать сегодня.
Мировой океан покрывает около 70% планеты, но остается одним из самых малоизученных мест на Земле. В его глубинах происходят вещи, которые могли бы показаться выдумкой фантастов — и некоторые из этих явлений таковыми считались долгое время. Но феномены, представленные в статье, реальны: их документируют и изучают ученые.
Под морским льдом Антарктики растут ледяные сталактиты, смертельные для донных обитателей. Когда морская вода замерзает, соль выталкивается наружу, образуя супер-соленый и супер-холодный рассол. Он тяжелее обычной морской воды и опускается ко дну, при этом температура рассола настолько низка, что он замораживает окружающую жидкость при контакте.
Получается полая ледяная трубка, растущая со скоростью нескольких метров в день. Достигнув дна, брайникл образует "якорный лед", который запирает морских ежей и морские звезды в ледяную ловушку.
Примечательно, что об этом явлении известно еще с 1960-х годов, но впервые оно было запечатлено только в 2011 году.
Моряки веками сообщали о светящихся молочно-белых водах, но ученые (на то они и ученые) относились к этому скептически вплоть до 2006 года, пока не появились убедительные доказательства в виде спутниковых снимков.
С орбиты Земли было зафиксировано аномальное свечение площадью в тысячи квадратных километров. Причина — биолюминесцентные бактерии, собирающиеся в огромных количествах.
В отличие от обычных биолюминесцентных вспышек планктона, "молочные моря" светятся непрерывно часами.
Считается, что так бактерии привлекают рыб, чтобы быть съеденными для дальнейшего проживания в их кишечнике.
На дне океана встречаются "озера", представляющие собой скопления сверхсоленой воды (в 4-5 раз более соленая, чем окружающая морская вода) с метаном и сероводородом. Высокая плотность этих образований не дает им смешаться с окружающей водой, что и формирует четкую границу.
Большинство живых организмов, случайно заплывших в такое озеро, погибают мгновенно. Однако эволюционно адаптированные трубчатые черви и простейшие селятся по краям и чувствуют себя прекрасно.
Дайверы, посещавшие такие озера, описывают опыт как "визит на другую планету".
В устье Амазонки можно наблюдать поразительное явление: чрезвычайно мощный океанский прилив временно обращает течение реки вспять. За счет этого образуется приливная волна высотой до четырех метров, которая движется вглубь континента на расстояние до 800 километров.
Название "поророка" на языке народа тупинамба означает "великий рев" — звук волны, напоминающий хищный рев, появляется примерно за 30 минут до ее прихода. Явление происходит дважды в месяц во время полнолуния и новолуния.
Поророка — природный дар для серферов, которые катаются на этой волне до 40 минут без остановок, преодолевая десятки километров.
В 1995 году у берегов Японии дайверы обнаружили идеальные геометрические круги диаметром до двух метров. Объяснение их природы было получено лишь в 2011 году с развитием океанологии.
Оказалось, что круги — продукт "творчества" самцов иглобрюхих рыб, длина тела которых достигает всего 12 сантиметров. Рыбка несколько дней работает над созданием радиальных гребней, украшая их камнями и ракушками. Для чего? Чтобы привлечь самку.
Дело в том, что слабый, больной или зараженный паразитами самец не имеет запаса сил для создания подобной структуры. Поэтому самки выбирают исключительно сильных и здоровых производителей, способных дать наиболее живучее потомство. Донные круги — надежная подсказка в выборе партнера.
Ранние древнегреческие ученые, такие как Фалес Милетский (624–546 годы до н. э.), первыми начали подозревать, что Солнце — это не бог Гелиос, неустанно мчащийся на золотой колеснице вокруг Земли, а просто огромный огненный шар, "висящий" в пространстве.
В 450 году до н. э. древнегреческий философ Анаксагор (500–428 годы до н. э.) стал первым известным нам человеком в истории, который в своих работах предположил, что звезды — это другие солнца, подобные нашему, но находящиеся так далеко от Земли, что кажутся лишь крошечными точками на ночном небе.
Потребовалось почти два тысячелетия, прежде чем Научная революция (1550–1700 годы) и эпоха Просвещения (1685–1815 годы) дали толчок развитию науки и созданию телескопов, что позволило установить точную природу Солнца, звезд и вычислить расстояния до них.
В середине XIX века достижения в спектроскопии и фотографии, а вместе с ними возможность измерять температуру поверхности и химический состав Солнца и других светил, предоставили окончательное доказательство: Солнце — это просто звезда.
На протяжении тысячелетий люди смотрели на Солнце и видели в нем всемогущественное божество, дарующее свет и тепло, прогоняющее тьму и дающее пищу всем живым существам.
В Древнем Египте Ра — бог Солнца с головой сокола — почитался как царь богов и создатель мира. А кровожадные ацтеки, населявшие Мезоамерику, рассматривали Солнце как божество Уицилопочтли, представляющее собой большое синее человекоподобное существо в доспехах и шлеме, украшенном перьями колибри. Ацтеки регулярно устраивали человеческие жертвоприношения, чтобы Уицилопочтли не разгневался и не наслал на непокорных засуху.
В индуизме, старейшей из существующих религий мира, которую до сих пор исповедуют более 80% индийцев, Солнце ассоциируется с богом Сурьей, разгоняющим тьму.
В V веке до н. э. греческий философ Анаксагор, выходец из Малой Азии, прибыл в Афины и стал одним из первых, кто стремился объяснить природные явления без необходимости привлекать богов с их замыслами. Поиск естественных причин позволил Анаксагору заложить фундамент современной науки.
Анаксагор описывал все существующее как смесь бесконечно малых, неразрушимых "семян" — возможно, имея в виду то, что позже назовут атомами и молекулами. Он совершенно правильно объяснил, как происходят затмения, установил, что Луна не светится сама по себе, а лишь отражает свет Солнца. Анаксагор пытался понять природу метеоров, радуги, Солнца и даже рассуждал о существовании внеземной жизни.
Он считал, что Солнце — это камень, отколовшийся от Земли и воспламенившийся из-за быстрого вращения, и что вообще все небесные тела сделаны из камня. Вероятно, его идея была вдохновлена падением метеорита размером с повозку у пролива Дарданеллы в 467 году до н. э. Изучив находку, Анаксагор пришел к выводу, что метеориты — это фрагменты Солнца, отколовшиеся от него и упавшие на Землю. Позже он заключил, что все звезды — горящие камни.
Своими рассуждениями, которые озвучивались публично, Анаксагор нарушил афинские законы о богохульстве. За это его приговорили к смертной казни, но по каким-то причинам казнь заменили изгнанием (вероятно, вмешались "интеллектуальные элиты"). Осев в городе Лампсак, Анаксагор нашел более благодарную аудиторию. Там он преподавал и исследовал мир до самой смерти в 428 году до н. э.
Изучая историю Анаксагора, я думал: из этого можно было бы снять эпичный фильм. Философ, который объяснил природу затмений и особенности Луны без телескопа, приблизился к пониманию микромира без микроскопа и едва не был казнен за идеи, опережающие эпоху. Гений против толпы, разум против слепой веры.
Примерно 1 800 лет спустя польский астроном и математик Николай Коперник (1473–1543 годы) сделал огромный вклад в Научную революцию, опубликовав свой фундаментальный труд "О вращении небесных сфер". В своей работе Коперник показал, что Земля — всего лишь планета, вращающаяся вокруг Солнца.
Примечательно, что труд был опубликован в 1543 году, буквально перед смертью Коперника. Он намеренно тянул до последнего, чтобы избежать преследований со стороны католической церкви.
В 1584 году итальянский философ и доминиканский монах Джордано Бруно (1548–1600 годы) пошел дальше. Он опубликовал две работы, в которых не только отстаивал теорию Коперника, но и утверждал: если планеты вращаются вокруг Солнца, а Земля — просто еще одна планета, то и Солнце не должно считаться чем-то особенным. Кроме того, Бруно провел различие между "солнцами", генерирующими собственный свет и тепло, и "землями" с "лунами", которые вокруг них вращаются. Современный астрофизик Стивен Сотер считает, что Бруно был первым человеком в истории, который в полной мере осознал концепцию, что звезды — это другие солнца, вокруг которых вращаются другие планеты и спутники.
Инквизиция обвинила Бруно в ереси за отрицание христианских догматов и пантеистическую философию — он поставил знак равенства между Богом и Вселенной. Космологические идеи стали последним гвоздем в крышку гроба. В 1600 году философа сожгли на костре.
В 1666 году Исаак Ньютон (1643–1727 годы), экспериментируя с призмами, установил, что они разделяют белый свет на спектр составляющих его частей.
В 1814 году немецкий физик Йозеф фон Фраунгофер (1787–1826 годы) изобрел спектроскоп и составил карту 574 темных линий в спектре Солнца.
К 1857 году немецкие физики Густав Кирхгоф (1824–1887 годы) и Роберт Бунзен (1811–1899 годы) установили связь между химическими элементами и их индивидуальными спектральными узорами. Каждый элемент поглощает свет определенного цвета, оставляя специфическую "подпись".
Итальянский священник-иезуит и астроном Анджело Секки (1818–1878 годы) — пионер изучения звездной спектроскопии. Он самостоятельно проанализировал около 4 000 звездных спектрограмм, установив, что звезды можно разделить на несколько типов по их уникальным спектральным узорам.
Секки разработал первую в мире систему классификации звезд и стал одним из первых ученых, однозначно заявивших, что Солнце — это звезда. И далеко не уникальная звезда.
Сегодня мы знаем, что Солнце — это желтый карлик, состоящий примерно из 73% водорода, 25% гелия и 2% более тяжелых элементов, таких как кислород, углерод, неон и железо. Его спектральный класс — G2V, где G2 — температура поверхности (около 5 505 градусов Цельсия), а V указывает на главную последовательность: Солнце активно превращает водород в гелий, находясь в самом расцвете сил. В таком состоянии наше светило пробудет еще несколько миллиардов лет.
Солнце — центр Солнечной системы, и все вращается вокруг него: планеты, астероиды, кометы и "ледяной мусор" пояса Койпера и облака Оорта. Невероятно, но всего четыре столетия назад за эти слова люди рисковали услышать треск дров под ногами...
