Разные разности

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Думаю, вы со мной согласитесь, что самая красивая из семи сталинских высоток в Москве, построенных в 50-х годах, это главное здание Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. До 1990-х годов здание было самым высоким в Европе — 240 метров, 36 этажей от основания до макушки шпиля.

Конечно, вы его видели, хотя бы на картинке. Многие побывали и внутри главного здания. И совсем немногие поднимались на 30–32 этажи. Здесь, прямо под шпилем, расположена ротонда — круглое помещение с двумя ярусами окон. Поэтому оно всегда залито светом. Очень красивое место.

Здесь располагается часть Музея землеведения МГУ. Здесь же проходят конференции, встречи, мероприятия, концерты, правда — для узкого круга, потому что ротонда не может вместить много людей. Мне повезло, я бывала в ротонде не один раз.

Но с недавних пор под университетским шпилем появились и другие обитатели — на башне поселились сапсаны. Гнездовую нишу для краснокнижного сокола-сапсана оборудовали на 30-м этаже главного здания, как раз за окнами ротонды. Так МГУ решил внести свой вклад в благородное дело спасения редкого вида птиц, которые исчезли в Московском регионе в конце 60-х годов прошлого века.

Сапсаны начали селиться в верхней части здания МГУ еще с 2005 года. Однако регулярное потомство соколы стали выводить только с 2017 года. С тех пор птенцов кольцуют и отслеживают их дальнейшую судьбу.

Кстати, на Воробьевых горах у сапсанов есть все условиях для охоты на перелетных птиц. Здесь хорошая экология, благоприятная роза ветров, рядом есть долины рек и большая популяция птиц, которыми хищные сапсаны могут питаться. В Москве 70% их питания составляют голуби. Кроме того, сталинская высотка напоминает сапсанам скалы, на которых они обычно селятся в дикой природе.

В этом году самка сапсана отложила четыре яйца. Это довольно редкий случай, обычно в природе самка откладывает три яйца. Так что в мае 2023 года у соколов-сапсанов, живущих под шпилем главного здания МГУ, появилось потомство. Кстати, эти птицы живут супружеской парой многие годы, то есть браки у них устойчивые.

Соколы-сапсаны занесены в Красные книги Москвы и Российской Федерации и охраняются международными конвенциями. Роль их в природе велика. Их добычей в первую очередь становятся больные или неполноценные особи других видов. Так сапсаны «следят» за физическим здоровьем и демографическими показателями птичьего населения, работают санитарами.

А еще сапсаны служат биологическим индикатором состояния окружающей среды. К 70-м годам прошлого века они практически исчезли. Причинам— пестицид ДДТ. Им травили жуков, жуков съедали птицы, а птиц — хищные соколы. В организме пестицид накапливался и если не отравлял сокола, то нарушал формирование скорлупы у яиц. В результате она становилась такой тонкой, что самка могла раздавить невылупившееся потомство.

С легкой руки МГУ сегодня сапсаны также поселились на крышах других высоток — Министерства иностранных дел России и высотки на Котельнической набережной.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Оказалось, все дело в поверхности кожаных подушечек на его лапах. Она покрыта нанометровыми и миллиметровыми сосочками. В результате поверхность подушечек с таким рельефом становится такой шероховатой, что прекрасно сцепляется со льдом и снегом.

А вот еще один секрет. И связан он с простым вопросом — как мех белого медведя сохраняет тепло? Этим вопросом исследователи задаются давно. Ну что тут, казалось бы, непонятного. На то он и мех, чтобы согревать. Он же пушистый, он же хранит воздух между волосками. А воздух — отличный теплоизолятор.

Но у белого медведя, который обитает в условиях полярного севера, где средняя температура минус 34 градуса, все не так просто. Как же работает его мех в экстремальных условиях? И вот наконец ученые получили точный ответ на этот вопрос.

Многие полярные животные активно используют солнечный свет, чтобы поддерживать температуру тела, и мех белого медведя — отличный инструмент для этого дела. Волоски меха — это, по сути, натуральное оптическое волокно, которое отлично пропускает солнечный свет. Но мех — это только половина дела. Вторая половина — это кожа медведя, а она, оказывается, черная. Точнее, верхний слой кожи черный, потому что в нем много меланина. И в этом секрет.

Черная кожа прекрасно поглощает весь солнечный свет, прошедший через оптоволокно, оно же шерсть. В результате она разогревается. Но тепло не теряет, потому что шерсть не позволяет коже его терять. Можно сказать, что в полярных условиях животные используют особый механизм терморегуляции. А именно — оптические полимерные материалы, создающие «парниковый» эффект на теле.

Странно было бы, если бы этим секретом не воспользовались материаловеды. Тем более что поиск синтетического текстиля, созданного по образу и подобию меха белого медведя, длится уже 80 лет. И вот он успешно завершен. Инженеры Массачусетского университета создали соответствующую ткань.

Это двухслойная ткань. Верхний слой состоит из оптических полимерных волокон, которые, подобно меху белого медведя, направляют солнечный свет и концентрируют его на нижнем слое. Он сделан из нейлона и покрыт темным материалом под названием PEDOT. И вот эта двухслойная конструкция греет не хуже меха белого медведя.

Причем это сверхлегкая ткань. Если из нее сделать куртку и сравнить ее с такой же хлопчатобумажной, то окажется, что куртка из нового материала, во-первых, на 30% легче той же, что из хлопка. А во-вторых, в ней будет очень тепло — на 10 градусов теплее, чем температура окружающего воздуха.

Ткань работает, пока светит солнце или комната хорошо освещена, то есть при любом видимом свете. Да еще при весьма умеренном освещении — 130 ватт на метр квадратный. Поэтому, если нет газа для отопления, можно прекрасно согреваться в этой искусственной медвежьей шкуре. А точнее — в этой свето-теплоулавливающей сверхлегкой одежде. Хорошее решение для европейских стран, отказавшихся от российского газа.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Однажды в мае мы оказались на озере Комо. Оно лежит в окружении гор, довольно крутых и отвесных. И вот в один из дней, послушав на рассвете райское и оглушающее пение птиц, решили сходить в горы. Мы лезли по очень крутому склону, покрытому мрачным темным лесом, по едва заметным тропкам. Потом оказалось, что это излюбленные места контрабандистов. И тропки тоже их.

Мы быстро устали и только и думали о том, как поскорее найти приличный спуск. И вдруг лес расступился и перед нами открылась большая поляна. Она раскинулась на пологой площадке высоко над озером. Вид, конечно, открывался фантастический, но дело не в нем, а в самой поляне.

Она была залита солнцем и усыпана дикими нарциссами. Они росли среди зеленой сочной травы, их там было очень много, наверное — миллион. Нога не поднялась ступить на эту красоту, хотя нам нужно было поляну пересечь. Пришлось удлинить дорогу и пойти в обход. Не отрывая глаз от этой роскоши, мы обошли полянку по краю и тут же нашли спуск.

И вот вопрос — почему не поднялась нога? Почему мы не пошли по траве с нарциссами? Ведь это же был дикий луг? Не газон? И это был короткий путь.

Не хотели разрушать красоту, ломать ногами цветы, причинять им боль. Да, я уверена, что растения чувствуют боль. И если бы они могли разговаривать, они бы рассказали нам о своих страданиях.

Нам всегда казалось, что растения безмолвны. Но, дорогие друзья, теперь мы точно знаем, что это не так. И сегодня мы можем смело, с полным научным основанием утверждать — да, растения разговаривают и издают звуки той же громкости, что и человеческая речь. Другое дело, что мы, люди, их не слышим. Потому что это звуки высокой частоты, ультразвуки, — наше ухо их не различает.

Это поразительное, но ожидаемое открытие сделали израильские ученые из Тель-Авивского университета. Исследователи работали с растениями томатов, табака, пшеницы, кукурузы. И даже кактус попал в зону их внимания.

Эксперимент выглядел так. Исследователи поместили растения в акустическую камеру, защищенную от внешнего шума. Впрочем, его и не было, потому что камера стояла в тихом подвале. В 10 см от каждого растения установили ультразвуковые микрофоны. Они записывали звуки на частотах 20–250 килогерц. Их человек не слышит. Доступный нам максимум — 16 кГц.

Прежде чем поместить растения в акустическую камеру, их ввергли в стресс — некоторые не поливали в течение пяти дней, а у некоторых был срезан стебель. Понятно, что контрольная группа растений была нетронутой.

Потом исследователи прослушали записи. Записанные сигналы звучали на частотах 40–80 кГц, нам недоступных. Пришлось понизить частоту записи. И тогда исследователи услышали звуки, похожие на хлопки и щелчки.

Растения в состоянии стресса, то есть обезвоженные и травмированные, — более разговорчивые, они издают несколько десятков таких щелчков в час. Причем у каждого типа стресса и растения — свои определенные звуки. А растения, находящиеся в добром здравии и полном порядке, если и подают голос, то раз в час. То есть по большей части помалкивают.

Записи ультразвуков, собранные в эксперименте, проанализировали с помощью искусственного интеллекта, то есть специально разработанных алгоритмов машинного обучения. И в результате ИИ научился по записи звуков определять, что это за растение и что с ним не так — оно обезвожено или поранено.

Получается, что мир вокруг нас полон звуков растений. И эти звуки содержат  информацию — например, о нехватке воды или травмах. Именно с этими двумя типами стресса экспериментировали ученые. Но ведь еще есть вредители, болезни, холод, цветение, опыление, созревание — да мало ли чего еще, о чем растениям захотелось бы поговорить.

Уверена, что растения не только издают звуки, но и воспринимают их. Но есть еще летучие мыши, грызуны, насекомые, которые слышат ультразвуки и смогут разобрать послания растений. И это логично. Растения постоянно взаимодействуют с насекомыми и другими животными, которые используют звук для общения. А чем растения хуже?

Производят ли растения эти звуки для общения с другими организмами — пока точно неизвестно, это только предположение. Но выглядит оно очень экологично и эволюционно, если учесть, что в природе все связано со всем. Во всяком случае многие млекопитающие и насекомые могут обнаруживать звуки растений в диапазоне 20–100 кГц на расстоянии 3–5 м. И наверняка используют эту информацию.

Например — мотылек, который намеревается отложить яйца на растении, а он для этого предпочитает томаты и табак, или животное, которое намеревается съесть растение. Все они вполне могут использовать звуки, чтобы понять, стоит это делать в данном конкретном случае или нет.

Несомненно, и человек может воспользоваться информацией, заключенной в звуках растений. Просто нужны соответствующие датчики. Они будут считывать послания растений и давать сигнал о недостатке воды, например. Биоакустика растений может стать основой для мониторинга потребностей сельскохозяйственных культур.

И это может дать огромный экономический эффект. Например, если перейти к точному орошению, что называется, «по запросу», то можно будет уменьшить расход на полив вдвое! И конечно, повысить урожаи.

Точный механизм, стоящий за этими звуками, пока неясен. Ученые предполагают, что это может быть связано с образованием и схлопыванием пузырьков воздуха в сосудистой системе растения. Этот процесс называется кавитацией. Она создает мощную вибрацию, порождающую ультразвук.

Как растения генерируют ультразвук — ученые намерены выяснить в последующих исследованиях. А кроме того, они собираются расширить список экспериментальных растений, чтобы охватить как можно больше видов. И конечно, получить ответ на вопрос — слышат ли другие растения и животные звуки растений? И если да, то как на них реагируют?

Все это чрезвычайно интересно, если не сказать — захватывающе. И все это — большая и серьезная наука. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Cell.

Жаль, что человек не слышит ультразвук. Я бы с интересом послушала, о чем говорят мои комнатные цветы, с которыми я разговариваю. Почему-то мне кажется, что они меня слышат и что-то даже отвечают. Хотя, с другой стороны, может, оно и к лучшему.

Вспомним мою поляну с нарциссами. Вот пошла бы я по этой красоте, ломая цветы. Представляете, какие ультразвуки я бы услышала в ответ? Самое меньшее — это: «Куда ж ты, тетка, прешься? Не видишь, что здесь живые существа живут?»

В общем, Природа предусмотрела все. И лучше не придумать. Иначе как бы мы выжили в городе, где непрерывно косят траву?

Ученые и журналисты обсудили актуальные проблемы современного образования в Научном кафе.

13 июня состоялась вторая встреча в Научном кафе, посвященная вопросам образования и подготовки кадров. Проект возобновлен по инициативе Фонда Андрея Мельниченко в апреле 2023 года с целью консолидации журналистского и научного сообществ.

Участники июньской встречи — журналисты, блогеры и популяризаторы науки — обсудили цели школьного и вузовского образования сегодня, в условиях формирования нового технологического уклада, а модераторами дискуссии выступили Любовь Стрельникова, главный редактор журнала «Химия и жизнь», и Сергей Ивашко, пресс-секретарь химического факультета МГУ.

Любовь Стрельникова и Сергей Ивашко

Каковы цели школьного образования в условиях быстрой технологической эволюции цивилизации? Как их достичь? Как обеспечить Россию исследователями, конструкторами и инженерами, которые возьмут на себя ответственность за технологический суверенитет? Ответы на эти и многие другие вопросы дали гости Научного кафе.

Цели и задачи образования формулирует государство, исходя из планов развития страны на данном историческом этапе. «Мы сейчас прогнозируем, что в мире возникают острые технологические проблемы. У нас спад. Самое золотое время инноваций — это 1955–1965 год, время развития автомобилизации и автоматизации, внедрения конвейеров, производство компьютеров», — отметил д.ф.-м.н., профессор, заведующий отделом математического моделирования нелинейных процессов ИПМ им. М.В. Келдыша РАН Георгий Малинецкий.

Георгий Малинецкий

Однако, по мнению д.э.н., члена-корреспондента РАН, директора Института народнохозяйственного прогнозирования РАН Александра Широва, истоки современных проблем заключаются не в плохом образовании, а в дисбалансе в подготовке кадров и нехватке специалистов в некоторых секторах экономики. Это, в свою очередь, вызвано тем, что, выбирая образовательную и профессиональную траектории, молодые люди не имеют представления о рынке труда и не понимают, кем они могут работать после окончания вуза. «Например, завуч американской школы имеет на своем столе такой томик, в котором содержится прогноз бюро труда по перспективным профессиям — о спросе на профессии на ближайшие 5–10 лет. И когда человек покидает школу, он понимает свою профессиональную ориентацию. Это то, чем отчасти занимались в советское время: выпускник понимает, как устроен рынок труда, — заявил Александр Широв. — Я утверждаю, просто я знаю из моего личного опыта, что на физтехе у очень подготовленного человека понятия о рынке труда вообще нет. И вот это проблема».

Александр Широв

О необходимых мерах по модернизации российской системы образования говорил Исполнительный директор Фонда Андрея Мельниченко Александр Чередник: «Необходимо законодательно защитить учителя. Не будет страны, если серьезным образом не вложиться в образование, в том числе в материальное положение учителя. Необходима программа по повышению роли учителя и престижа учительской профессии». При этом, по его мнению, задачи отечественного школьного образования в новой Эпохе просвещения очевидны: «Цель школы — подготовить, вырастить человека, который хорошо понимает, что Россия — его дом, и о нем надо заботиться, защищать, улучшать».

Александр Чередник

О нехватке учителей, низком социальном статусе педагога и необходимости восстановления педагогического образования в стране говорил также д.ф.-м.н., доцент, член-корреспондент РАН, руководитель Троицкого технопарка ФИАН Андрей Наумов: «Школа должна перестать быть камерой хранения! Нужно повышать общественный статус педагога для того, чтобы учителями становились не по остаточному принципу. Люди в педагогический вуз не идут, потому что это не модно, кажется не перспективным, хотя при этом занимаются репетиторством. Наблюдается тенденция, что тот, кто не состоялся как физик, идет работать учителем физики. А должно быть наоборот! Кто состоялся как лучший физик, тот должен быть учителем физики, он должен преподавать».

Андрей Наумов

Отличается ли мозг детей, склонных к исследованию, моделированию и конструированию, от мозга детей, не проявляющих интереса к этой сфере деятельности? В каком возрасте в ребенке проявляются склонности и признаки таланта? На эти вопросы ответила д.б.н., профессор, академик РАО, лауреат Премии Президента РФ в области образования, экс-директор Института возрастной физиологии РАО Марьяна Безруких. Она развенчала популярный миф о том, что мозг правополушарных (творческих) и левополушарных (рациональных) людей отличается: «Сложнейшая деятельность, физика или лирика, реализуется целостным мозгом. Никогда ни один вид сложной деятельности не реализуется одним полушарием, — подчеркнула эксперт. — Разумеется, если мы рассмотрим мозг активно функционирующего физика и активно функционирующего лирика, то эти различия будут. Но эти различия — результат формирования мозга под влиянием всего опыта жизни, обучения, деятельности». Марьяна Безруких также отметила, что склонности, увлеченность тем или иным делом проявляются у ребенка примерно в 12 лет.

Марьяна Безруких участвовала в Научном кафе удаленно

Именно с этого возраста начинается подготовка будущих ученых и инженеров в образовательных центрах Фонда Андрея Мельниченко, успешно работающих в российских регионах. Трое из таких ребят — воспитанники Центра детского научного и инженерно-технического творчества при КузГТУ «УникУм» — представили гостям Научного кафе свои проекты, отмеченные наградами международных и всероссийских конкурсов.

Десятиклассник Вячеслав Чертан, победитель V Детского научного конкурса Фонда Андрея Мельниченко, представил систему интерактивного обучения проектированию нейросетей, а восьмиклассник Григорий Плаксин, победитель Международного инженерного чемпионата Case-IN, продемонстрировал участникам Научного кафе действующий макет геотермальной электростанции. На нем были представлены главное здание с рабочим механизмом турбины, офисное здание с освещением, гейзер и градирни с ультразвуковыми парогенераторами и трансформаторная подстанция с иллюминацией.

Вячеслав Чертан, Григорий Плаксин и Егор Семенов

Еще один воспитанник «УникУма», десятиклассник Егор Семенов рассказал о своем исследовании в области глубокой переработки ТБО. Именно этой теме было посвящено выступление кемеровского школьника в финале Всероссийского конкурса «Школьная Лига Лекторов» Российского общества «Знание». Егор не только вошел в число 20-ти лучших молодых лекторов страны, но и стал единственным, кому Министр просвещения РФ Сергей Кравцов предложил занять должность советника на общественных началах по вопросам просветительской деятельности.

Общение участников Научного кафе с ребятами и знакомство с их проектами, откровенный обмен мнениями и живая дискуссия дали возможность оценить перспективы решения накопившихся в отечественном образовании проблем, а также заглянуть в будущее, которое уже сегодня формируется в школах, кванториумах и центрах дополнительного образования, работающих по всей стране.

Редактор нашего журнала С.М. Комаров награжден дипломом за статью «Колонизация Мира пыли», написанную по результатам дискуссии и разговоров предыдущего Научного кафе

Справка:

Благотворительный фонд Андрея Мельниченко — частный фонд инфраструктурных образовательных проектов в сфере естественных наук. Его миссия состоит в создании среды для развития талантов в российских регионах.

В рамках ключевой для Фонда программы поддержки одаренных школьников в регионах присутствия компаний, основателем которых является Андрей Мельниченко, были открыты и успешно работают центры детского научного и инженерно-технического творчества в Барнауле, Бийске, Кемерове, Кингисеппе, Киселевске, Ленинске-Кузнецком, Невинномысске, Новомосковске и Рубцовске, а также детские технопарки «Кванториум» в Невинномысске и Кингисеппе. В них более 5000 школьников 5–11 классов изучают дисциплины естественнонаучного цикла в рамках программ дополнительного образования.

Подробнее о деятельности Фонда:
http://aimfond.ru
https://vk.com/aimfond_ru
https://www.youtube.com/c/aimfond

…если мыши, инфицированные гриппом А, вдыхают пары этанола в течение десяти минут, вирус инактивируется (The Journal of Infectious Diseases)…

…удалось получить аминокислоту L-аланин из СО₂ в многоступенчатом процессе с использованием синтетических ферментов (Chem Catalysis от Cell Press)…

…в миллилитре облачной воды содержится в среднем 20 800 копий генов устойчивости к антибиотикам, поэтому облака — важный путь распространения этих генов по планете (Science of The Total Environment)…

…общее число подтвержденных источников загадочных, повторяющихся, быстрых радиовсплесков (FRB) далеко за пределами Млечного Пути равно 50 (The Astrophysical Journal)…

…однократное вдыхание полиамидных микро- и наночастиц пластика ухудшает расширение сосудов, но при этом не вызывает воспаление легких у самок крыс-альбиносов вида Rattus norvegicus (Particle and Fibre Toxicology)…

…электрические сигналы гриба Лаковица двухцветная (Laccaria bicolor) усиливаются после дождя (Fungal Ecology)…

…обнаружены маркеры, которые могут указывать на предрасположенность человека к шизофрении (Molecular Psychiatry)…

…в экспериментах германий–оловянный транзистор демонстрирует в два с половиной раза большую подвижность электронов, чем транзистор из чистого германия (Communications Engineering)…

…из волос, отходов парикмахерских, можно с помощью ионной жидкости извлекать природные биополимеры кератин и меланин, представляющие интерес для производства материалов для медицины и пищевой промышленности (ACS Omega)…

…за триста лет, с 1700 года, места обитания, подходящие для азиатских слонов, сократились на 64%, или на 3,3 миллиона квадратных километров (Scientific Reports)…

…изотоп ртути помог доказать, что сосудистые растения широко колонизировали сушу уже в раннем силуре, приблизительно 444 млн лет назад (Science Advances)…

…создан транзистор из пробкового дерева, из которого удалили лигнин, а на его место закачали проводящий пластик (PNAS)…

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все живое периодически болеет. И растения — не исключение. Это хорошо знают дачники, садоводы-огородники и фермеры. Болезни сельскохозяйственных культур — всякие гнили, парши, пятнистости, ржавчины — могут свести на нет любой урожай. Поэтому очень понятно желание фермера и садовода как можно раньше узнать о том, что растение заболело, и срочно принять меры.

Но можно ли узнать о болезни растения, если нет никаких внешних признаков? Можно, потому что есть признаки внутренние. Просто надо их увидеть. Любая болезнь вмешивается в работу живого организма, в его метаболизм, в его биохимию. В результате появляется совершенно не типичный набор летучих органических соединений, которые выделяют растения в окружающую среду. Причем для каждой болезни — своя комбинация летучих органических соединений.

Вот на них-то и стоит посмотреть. И не только на них. Хорошо бы измерить температуру, посмотреть на влагообмен растения. В общем — провести диспансеризацию по полной, причем не сходя с грядки.

Исследователи из Университета Северной Каролины разработали электронный пластырь для растений. Пластырь небольшой, три на три сантиметра. Его изготавливают из гибкого прозрачного материала, в который встроены разные датчики и электроды из серебряной проволоки. Эти пластыри размещают на нижней стороне листьев, потому что там больше всего устьиц-пор, через которые растения дышат и обмениваются веществами с окружающей средой.

Электронные пластыри с разными комбинациями датчиков испытывали на растениях томатов в теплицах. Ради исследования растения заразили вирусом пятнистого увядания томатов, его еще называют вирусом бронзовости томатов, и разными фитофторозами. Ученые также выделили группу растений, чтобы исследовать их в стрессовых условиях — при переувлажнении, засухе, недостатке света и высокой концентрации соли в воде.

Потом все показания датчиков собрали, призвали на помощь искусственный интеллект и определили, какие комбинации датчиков лучше и быстрее всех обнаруживают болезни или абиотический стресс.

Результаты получились многообещающими по всем пунктам исследования. Например, используя комбинацию из трех датчиков, ученые обнаружили, что растение заболело пятнистым увяданием томатов на четвертый день после того, как его заразили этим вирусом. Никаких внешних симптомов не было — они обычно появляются через две недели после заражения. Только тогда фермеры и огородники их обнаруживают и начинают бить тревогу. Электронный пластырь разглядел болезнь на 10 дней раньше, когда ничто не намекало на беду.

Что будут делать фермеры и садоводы-огородники, когда получат такую информацию? Как минимум они примут гигиенические меры, чтобы помешать инфекции, вирусной или грибковой, распространяться на другие растения вокруг. Для каждой инфекции — свои алгоритмы борьбы.

Точно так же электронный пластырь подает сигнал, что вода для орошения слишком соленая, или воды слишком мало, или растению мало света, поэтому оно в стрессе. И тут ответные действия фермеров очевидны.

Исследователи говорят, что скоро диагностические пластыри попадут к производителям овощей и фруктов. Но прежде надо еще кое-что доработать. Во-первых, надо сделать пластыри беспроводными, что относительно просто. А во-вторых, необходимо убедиться, что пластыри будут надежно работать в полевых условиях, за пределами теплиц.

Флаг им в руки и удачи на трудном пути внедрения гениальной разработки в суровую придирчивую жизнь. Я, правда, не очень представляю, как это будет работать на огромных помидорных полях, где тысячи растений. Но, с другой стороны, я и не фермер и даже не садовод-огородник. Поэтому искренне желаю всем большого урожая.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Как вы думаете, что общего у человека и летучей мыши? Да в общем-то почти ничего. Мы не висим вниз головой, когда спим. Мы не впадаем в спячку и не летаем со скоростью сапсана — 160 км в час. Кстати, летучие мыши, в отличие от людей, не враждуют между собой и не устраивают потасовок за корм и территорию. Они никогда не нападают на нас, но потенциально опасны, поскольку могут переносить страшные вирусы.

У летучих мышей ускоренный обмен веществ, не чета человеческому, поэтому они должны есть много и часто. К примеру, летучая мышь среднего размера за ночь может съесть около 600 комаров. Это все равно, что 20 пицц для человека.

Летучие мыши дружно живут в больших поселениях. Причем мыши всегда вылетают из укрытия в левую сторону от входа. А вылетают они ночью, на охоту. Кто-то охотится на насекомых, кто-то летит за нектаром, пыльцой и плодами растений. А вампиры, есть такая разновидность летучих мышей, ищут животных, чтобы присосаться к ним и попить теплой кровушки. Кстати, из людей они кровь не пьют.

Как видите, ничего общего и нет. Но недавние исследования биологов все-таки нашли нечто, что объединяет людей и летучих мышей. Оказывается, с возрастом, по мере старения, летучие мыши начинают терять слух так же, как и человек.

Вы скажете, что же тут необычного — многие млекопитающие в старости теряют слух. Чем летучие мыши лучше? А вот ученые полагали, что летучих мышей миновала чаша сия, потому что слух для них критически важен. Это не только слух, но и своего рода зрение.

Дело в том, что летучие мыши перемещаются и обнаруживают свою добычу с помощью эхолокации. Мышь издает очень громкий короткий ультразвук и слушает эхо, когда звук отразится от объекта. А объекты — это не только деревья, дома, столбы и мосты, но и летающие насекомые, то есть еда летучих мышей.

Звуковой импульс длится всего несколько тысячных долей секунды. Потом мышь делает паузу, чтобы прислушаться к эху. Это эхо и время, через которое оно возвращается, несут много информации — что это за объект (тип насекомого, его размер), где он, с какой скоростью движется и какова разница в скоростях мыши и насекомого. Так летучая мышь выслеживает свою добычу.

Ученые из Тель-Авивского университета оценили возраст 47 диких летучих мышей — измерили накопление возрастных химических маркеров в их ДНК. А потом проверили их слух, наблюдая за реакцией их мозга на разные звуки. Оказалось, что у пожилых мышей слух был явно ослаблен. Мыши, как и стареющие люди, хуже слышали высокие звуковые частоты. Более того, летучие мыши теряют слух с той же скоростью, что и люди, — примерно один децибел в год. И механизм похожий — замедляется работа слуховых нервов, меняется структура и функциональность улитки внутреннего уха.

Почему мыши теряют слух? Ученые установили микрофоны в их пещерах и обнаружили, что летучие мыши постоянно подвергаются воздействию более 100 дБ шума (эквивалент звука, производимого мотоциклом или бензопилой). Если бы человек жил в таких условиях каждый день, то быстро бы оглох.

Но у мышей, похоже, есть какой-то защитный механизм, который уберегает их от громких звуков низкой частоты и смягчает воздействие высоких звуков, ультразвуков. То есть у мышей природа предусмотрела какие-то особые приспособления, чтобы адаптироваться к очень шумной среде.

Надеемся, что летучие мыши дадут людям обнадеживающие подсказки, которые мы сможем использовать для защиты слуха людей. Не зря же в Китае летучих мышей считают сугубо положительными зверьками, которые приносят радость и счастье.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Вы никогда не слышали сочинение для вольного состава инструментов, которое называется «4′33″» («Четыре минуты тридцать три секунды»)? Его создал в 1952 году американский композитор и философ Джон Кейдж. Мне довелось послушать его на концерте в церкви Святого Мартина на Трафальгарской площади в центре Лондона. Место в данном случае имеет значение. И вы сейчас поймете почему.

Концерт был прекрасный. И вот конферансье объявляет: «Джон Кейдж, “Четыре тридцать три”». Все музыканты встают и уходят со сцены. Появляется дирижер, взмахивает палочкой и тоже уходит. И публика остается наедине сама с собой, а точнее, по замыслу автора, с тишиной, чтобы слушать ее в течение четырех с половиной минут, — мельчайшие шорохи, скрипы, покашливание, шепот.

Но ничего этого в церкви Святого Мартина не было слышно. Все заглушало громкое буханье низких частот, которое прорывалось в концертный зал с улицы, где возле колонны Нельсона начался концерт какой-то рок-группы. Да еще крики толпы. Публика в зале смущенно переглядывалась, кто-то осторожно хихикал. Большинство честно и безуспешно старалось проникнуться замыслом автора.

Прав был Кейдж — тишина действительно безгранична в своем многообразии. Хотя, на мой взгляд, да простят меня музыкальные критики, тишина вместо музыки — это авангардный выпендреж. Недаром Кейджа называли «Малевичем в музыке». Однако эта история, которую я рассказала, ясно дала понять, что скрыться от шума в городе сегодня очень трудно.

Не слышно шуму городского.
Над Невской башней тишина…

Эти времена Блока ушли безвозвратно.

Самый шумный крупный город Европы — это по-прежнему Париж. Теперь он не только город любви, но и шума. По данным Европейского агентства по окружающей среде, 5,5 миллиона человек в Париже страдают от ночного шума, превышающего 55 децибел. Всемирная организация здравоохранения рекомендует не более 40 децибел в ночное время. Это эквивалентно небольшому дождю, шуршащему за окном.

Казалось бы, не так уж и велика разница между 40 и 55 децибелами. Но это так кажется, потому что в основе единицы лежит десятичный логарифм. Поэтому интенсивность звука и звуковое давление увеличиваются не линейно, а логарифмически — в десятки, сотни и тысячи раз. Например, если громкость звука возросла на 10 дБ, то это значит, что интенсивность звука возросла в 10 раз, а звуковое давление — приблизительно в 3,16 раза. Вот почему 60 децибел — это не вдвое больше, чем 30, а примерно в 1000 раз.

В Париже в «черную зону» с уровнем шума свыше 70 дБ попадает более 7% территории города. Это в два с половиной раза больше, чем в Лондоне или Берлине. А в зону акустического комфорта, где максимальный уровень шума не достигает и 55 дБ, отнесено всего 17% городской площади. Причем если утром в городе шумно из-за транспорта, то вечерами в Париже гудят толпы туристов и гремит музыка.

Львиная доля шума в Европе исходит от автомобильного транспорта, и только после этого следуют самолеты и железные дороги. Исследователи обнаружили, что наибольший шум в ночном Париже вызывают мотоциклы, работающие на холостом ходу.

Рев мотоциклов по ночам, который прекрасно слышен и в Москве, не только доставляет неприятности, но и вредит здоровью. Это не только нарушения слуха, но и стресс, за которым следуют высокое кровяное давление и сердечно-сосудистые заболевания. Один только шум стоит парижанам почти целого года жизни. По оценкам ВОЗ, в странах Западной Европы каждый четвертый житель постоянно подвергается воздействию звуков чрезмерной громкости.

В Нью-Йорке девять из десяти взрослых окружены постоянным шумовым загрязнением. Гудки такси на забитых улицах, круглосуточные сирены, отбойные молотки на строительных площадках и бурная ночная жизнь людей… Не хотела бы я жить в Нью-Йорке — этот город никогда не спит.

Но некоторые, особенно молодежь, добровольно подвергают себя риску воздействия сильных шумов. Я говорю о различных современных фестивалях рок-музыки. Один такой популярный в Европе ежегодный рок-фестиваль уже более 50 лет проходит в Роскилле в Дании. Площадка фестиваля занимает 80 га, гости живут в палаточном лагере. Сюда приезжают рок-группы и джаз-банды со всего мира. Зрителей собирается неимоверное количество — больше ста тысяч человек. И грохот здесь стоит конкретный. В течение четырех дней.

На одном из последних фестивалей команда исследователей Датского технического университета провела эксперимент — установила на поле фестиваля так называемый звуковой кристалл, Sonic Crystal. И не один.

Выглядит он как очень правильный голый лес из примерно 100 деревянных столбов высотой три метра. Установлены они не абы как, а в строгом порядке, напоминающем расположение атомов в кристалле, скажем, поваренной соли. Если звук попадает в такой антишумовой лес, то звуковые волны отражаются и рассеиваются от одного столба к другому. При этом падающие и отраженные звуки часто стирают друг друга.

Конструкция выглядит довольно простой. Но на самом деле она очень точно спланирована. Ученые рассчитали толщину этих антишумовых столбов, их поперечное сечение и расстояние друг от друга, чтобы они поглощали звук.

Как правило, расстояние между столбами должно быть меньше половины длины волны звука, с которым борется звуковой кристалл. Вот почему каждый отдельный Sonic Crystal может отфильтровывать только определенные звуки.

Ученые расположили на площадке фестиваля звуковые кристаллы для подавления разных звуков. Скажем, звуковой кристалл из толстых столбов квадратного сечения, расположенных на расстоянии 30 сантиметров друг от друга, поглощал в основном басы и пропускал высокие ноты. А высокие звуки, в свою очередь, поглощал другой звуковой кристалл, составленный из круглых кольев, расположенных вплотную друг к другу.

Посетители рок-фестиваля могли ходить внутри этих антишумовых лесов, в центре которых стоял динамик и транслировал музыку, написанную специально для этого эксперимента. Понятно, что одно и то же произведение в разных звуковых кристаллах звучало по-разному, потому что они поглощали либо высокие, либо низкие звуковые частоты.

Ученые говорят, что если такие антишумовые конструкции построить между концертными площадками на рок-фестивале, то музыкальные группы не будут заглушать друг друга.

Можно ли использовать эти конструкции против городского шума? Теоретически можно, но сложно. Каждый такой звуковой кристалл, или антишумовой лес, ученые рассчитывают и адаптируют к вполне определенной частоте звука. Это дорого, да и места в городах не найдешь.

А вот в городских парках это может сработать. Там можно было бы разместить несколько больших звуковых кристаллов в качестве барьера, и они бы защитили парк от внешних городских шумов.

Но еще лучше вместо столбов и кольев посадить в узлах кристаллической решетки большие деревья. Тогда никто бы из горожан и посетителей парков и не понял бы, что это не просто лес, а антишумовой звуковой кристалл. Еще в 2006 году испанские математики подтвердили, что деревья, посаженные в стиле Sonic Crystal, поглощают низкие тона лучше, чем городские леса, посаженные абы как.

Думаю, что в таком антишумовом лесу произведение Джона Кейджа «4’33”», с которого я начала рассказ, звучало бы идеально. А кстати, знаете, почему оно так называется? Есть гипотеза, что 4 минуты 33 секунды — это 273 секунды. Ничего не напоминает?

Правильно, это температура абсолютного нуля по шкале Кельвина. При такой температуре прекращается движение частиц. Это абсолютное ничто. Так что 273 — это своего рода метафора тишины, которой сегодня так не хватает жителям больших городов.

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Представьте ситуацию. Перед вами стоит закрытая коробка с дыркой в стенке. В коробке лежит еда. Но вы ее не видите. Вы только можете запустить руку в дырку и эту еду потрогать.

И вот вы засовываете руку, трогаете это нечто мягкой консистенции и понимаете, что эта еда — очень вкусная, сладкая с кислинкой, мягкая, прямо бальзам для вкусовых сосочков на языке. Или — что это очень калорийная еда, а точнее — поджаренный кусок мяса, в меру соленый и перченый.

Картина фантастическая, потому что человек не обладает такими способностями. Его руки — для тактильных, а не вкусовых ощущений. Природа предусмотрела для человека зрение, обоняние и развитый мозг. Этого достаточно, чтобы не засовывать в рот всякую гадость.

А вот осьминог отлично справляется с таким фокусом. Года два назад ученые из Гарвардского университета обнаружили, что осьминоги способны пробовать свою добычу на вкус, прежде чем съесть. И делают они это щупальцами.

Осьминоги, как правило, охотятся «вслепую» — просовывают свои конечности в отверстия и щели, чтобы найти спрятавшуюся добычу на темном дне. Мудрая природа предусмотрела это и снабдила осьминогов тестовой системой, чтобы он не тащил всякую ядовитую дрянь в рот.

Головоногие моллюски, а это осьминоги и кальмары, всегда восхищали нейробиологов.  У осьминогов, например, в руках-щупальцах больше нейронов, чем в центральном мозге. Поэтому каждая рука может работать независимо, как будто у нее есть свой собственный мозг.

Вообще, исследователи давно знали, что сотни присосок на каждом щупальце постоянно анализируют воду вокруг и пробуют ее на вкус. То есть оценивают свою среду обитания. Но теперь предстояло понять, как щупальца определяют вкус добычи.

Молекулярные биологи из Гарвардского университета в Кембридже обнаружили на поверхности клеток, выстилающих присоски осьминога, полые трубочки, сложенные из пяти разных белков. Они и были рецепторами вкуса.

Эти пять белков можно комбинировать в разных соотношениях. И это будут миллионы комбинаций, которые определяют миллионы разных вкусов. Регулируют синтез этих белков 26 генов в геноме осьминога.

Исследователи обнаружили, что эти рецепторы предпочитают связываться с «жирными» молекулами, которые не растворяются в воде. Именно жирные вещества находятся на коже рыб и другой живности. Эти рецепторы пробуют на вкус поверхность жертвы и тут же сообщают, можно ее есть или нельзя.

Аналогичные рецепторы есть и в присосках полосатого клецкообразного кальмара. Что неудивительно, ведь они в прошлом родственники: предки осьминогов и кальмаров разошлись около 300 миллионов лет назад и стали эволюционировать самостоятельно. Правда, рецепторы кальмара реагируют только на молекулы, которые создают горький вкус. Почему такая разница?

В природе все имеет смысл. Кальмары плавают в воде и видят свою добычу. Рецепторы на щупальцах помогают им отличать горькую, а значит — ядовитую добычу. Это на глаз не всегда распознаешь. А для осьминогов, которые, как правило, сидят в темноте на морском дне, плохо видят и потому ощупывают добычу, наличие множества чувствительных присосок имеет решающее значение.

Вот и получается, что щупальца осьминога универсальны. Это не только руки, не только глаза, но еще и язык. Природа не перестает удивлять и восхищать.

…наиболее окисленный термообработанный активированный уголь в 38 раз лучше удаляет из воздуха азотсодержащие пахучие соединения по сравнению с обычным активированным углем (Journal of Cleaner Production)…

…присоски на щупальцах осьминога не только позволяют схватить добычу, но и попробовать ее на вкус, прежде чем отправить ее в рот (Nature)…

…уровень моря вдоль юго-восточного побережья США и побережья Мексиканского залива последние 12 лет растет ускоренными темпами и составляет полдюйма (12,7 мм) в год (Nature Communications)…

…растения могут реагировать на людей, и у них есть способность к развитию, которую можно использовать, чтобы растение приручить (PLoS ONE)…

…полосатый узор на теле малого тихоокеанского полосатого осьминога Octopus chierchiae столь же уникален, что и отпечатки пальцев человека (PLoS ONE)…

…старение одинаково влияет на клеточные процессы у пяти очень разных видов животных — людей, мышей, крыс, червей и плодовых мушек (Nature)…

…экскременты кораллоядных рыб служат источником полезных микробов, которые помогают кораллам процветать (Frontiers in Marine Science)…

…метод тандемной масс-спектрометрии с электрораспылительной ионизацией (PESI-MS/MS) позволил за три минуты обнаружить 81 тип антоцианов в 16 видах фруктов и овощей (Horticulture Research)…

…предприятия пищевой промышленности и жилые комплексы с домами в 10 этажей и выше – значительный источник выбросов NO₂ (Science of the Total Environment)…

…пол донора не влияет на выживаемость реципиентов, которому переливают эритроциты (New England Journal of Medicine)…

…методом выщелачивания можно извлечь практически полностью индий и серебро, содержащиеся в тонкопленочных солнечных элементах (Solar Energy Materials and Solar Cells)…

…неприятный запах мясу серых китов, промыслом которых занимаются коренные жители Чукотки, придает 2,6-дибромфенол (Chemosphere)…