Текст книги "От звезды до росинки. 120 удивительных явлений природы"

43 Измерить длину береговой линии

ГДЕ: на пляже

1. Розенинзель отделен от озера побережьем. Какова протяженность этого побережья? Мы могли бы измерить его длину шагами – если бы шаги были одинаковыми, то получился бы более или менее воспроизводимый результат. Однако береговая линия имеет массу мелких изгибов и разветвлений. Чтобы измерить их, нам пришлось бы уменьшить шаг. Как выбор масштаба влияет на результат? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к модели Розенинзеля (рис. 27).

Рис. 27. Измерение Розенинзеля

2. Для измерения этой модели мы использовали три разных масштаба: 100-метровый – так сказать, огромные шаги, 50-метровый и 25-метровый.

3. Посчитай, сколько раз масштабный отрезок укладывается в каждом из трех рисунков (см. рис. 27), расположенных друг под другом, и сравни результаты. Разве не удивительно, что при уменьшении масштаба длина побережья увеличивается? А если бы мы использовали сантиметровый или миллиметровый масштаб?

4. Ты, должно быть, думаешь, что это просто модель, – уж научная-то география наверняка знает, как точно измерить длину береговой линии. Но такого способа нет!

5. Альбрехт Пенк, австрийский географ, еще в 1894 г. занялся измерением побережий, но все больше и больше начинал сомневаться, возможно ли вообще объективно измерить эту, казалось бы, четкую линию. Пенк исследовал не Розенинзель, а побережье одного полуострова в Адриатическом море, который тогда еще принадлежал Австрии. В его распоряжении были шесть карт разных масштабов. Он измерил длину побережья на всех шести картах и обнаружил, что на крупномасштабной карте (1:15 000 000) она составляет 105 км, а на мелкомасштабной (1:75 000) – 223,81 км, т. е. почти в два раза больше! Пенк отметил, что даже самая точная карта не способна передать все мелкие изгибы побережья: «Когда стоишь на берегу, – писал он, – то видишь, как извилистая кромка зеркального моря обрывается у изрезанных, подмытых скал, и вдруг замечаешь, что граница между водой и сушей меняется с каждой волной. В таких местах легко убедиться в безнадежности попыток определить точную длину одной из самых важных линий земной поверхности…».

6. Протяженность побережья можно определить лишь приблизительно – абсолютно точного результата мы не получим. Какова длина береговой линии Розенинзеля «на самом деле», нам неизвестно. Мы знаем только, какая длина получится, если измерить эту линию определенным образом. Если берег сильно изрезан, то значения, полученные разными методами, могут существенно различаться.

7. У тебя есть все основания сомневаться, существует ли береговая линия вообще! Каждый, кто бродит босиком по прибрежной гальке, изменяет форму побережья. А после сильного дождя или бури оно будет выглядеть совсем иначе. Пожалуй, более подходящее слово для него – береговая лента, так как линий в природе нет – они существуют только в человеческом воображении. Береговая линия – упрощение. И это притом, что граница между водой и сушей – наиболее четкая из природных границ! Все остальные еще более размытые.

8. Естественные науки основаны на упрощении – и это хорошо и правильно. Но не стоит принимать упрощенное изображение за действительность. С географическими картами надо быть осмотрительнее! Дороги не такие прямые, как выглядят на карте. Карты почти всегда заставляют нас недооценивать расстояние. В действительности путь всегда длиннее и труднее, чем кажется на карте.

44 Суша и вода

ГДЕ: на острове

1. Розенинзель занимает 2,5 га – по сравнению со Штарнбергским озером, площадь которого составляет 56,35 км², или 5636 га, он просто крохотный! Розенинзель в тысячу раз меньше озера. Но в одном он превосходит озеро: растительность на нем гораздо пышнее, чем в воде. Как мы уже выяснили, на суше биологическая продуктивность выше, чем в воде.

Рис. 28. Харовые водоросли

2. Бросается в глаза и то, что на суше значительно больше видов растений. Даже если не считать искусственно посаженные! В озере, как мы убедились на предыдущей станции нашего путешествия, обитают около 30 различных видов водных растений. На острове даже неспециалист сможет различить вдоль дороги 50, а то и больше видов дикорастущих растений: травы, мхи, лишайники, папоротники, цветковые растения, кустарники и деревья – пусть он и не знает всех их названий. Этот результат можно обобщить. Природа так распределила виды, что в воде их оказалось намного меньше, чем на суше. Объясняется это прежде всего многообразием цветковых растений и, следовательно, большим количеством насекомых. Если же учитывать только позвоночных животных, то здесь вода не отстает от суши: каждый второй вид позвоночных – рыба.

45 Островные эндемики

ГДЕ: в магазине строительных и хозяйственных товаров, зоомагазине

1. Даже среднестатистический потребитель, который всегда считал себя равнодушным к растениям и животным и интересовался только наиболее выгодными предложениями, пользуется биологическим разнообразием – пленящими своей красотой дарами островов. Например, он покупает в садовом отделе магазина строительных и хозяйственных товаров кустик хризантемы, чтобы украсить свою веранду. При этом он, возможно, думает о талантливых садовниках, вырастивших такие красивые цветы. Этими садовниками были острова: кустовая хризантема – один из многих прекрасных «бонусов» эволюции, которыми мы обязаны островам. Родина кустовых хризантем – Канарские острова. Там и только там обычная хризантема, семя которой буря перенесла через море, спустя несколько столетий превратилась в цветущий кустарник. Певчая канарейка тоже оттуда. Кокосовая пальма – символ острова – также сформировалась на островах, в юго-восточной азиатской части Тихого океана.

2. В зоомагазинах продаются декоративные рыбки. Они тоже родом с островов, если считать реки и озера жидкими островами в море песка, земли и камней. Древние внутренние воды, например озера Малави и Танганьика, – это целые миры с собственными жителями. Многие из тех аквариумных рыбок пестрых переливчатых оттенков, которые продаются в зоомагазинах, – эндемические виды из изолированных тропических водоемов.

46 Подсчитай и удивись: сколько земли нужно человеку?

ОБСТАНОВКА: располагающая к размышлениям

1. Русский писатель Лев Толстой в 1885 г. опубликовал рассказ, в котором житель степей предлагает жадному крестьянину принять во владение столько земли, сколько он сумеет обойти пешком от рассвета до заката. Крестьянин соглашается, встает с восходом солнца, бодро шагает, в полдень ускоряет шаг, потом переходит на бег, под конец, когда солнце уже садится, бежит все быстрее и у самой цели в изнеможении падает. Замертво. Батрак его хоронит, и нужно ему для этого, как написано в рассказе, всего-навсего «шесть аршинов» земли.

2. Сколько земли требуется нам, людям? Зависит от того, как мы ведем хозяйство. Охотникам и собирателям нужно очень большое пространство – от 20 до 100 га на человека. На втором месте после охотников и собирателей находились землепашцы, которые выжигали лес под пашню. Им надо было гораздо меньше – всего одна десятая вышеупомянутой площади. В самых плодородных районах, таких как древняя Месопотамия, крестьянам требовалось и того меньше.

3. Сейчас на Земле живет более 7,2 млрд человек; около 1,5 млрд га используются в сельском хозяйстве. В среднем на одного человека приходится около четверти гектара высокоурожайных интенсивно возделываемых сельскохозяйственных земель. Это не слишком много; к тому же эта площадь распределена неравномерно. Если бы урожайность везде достигала уровня западных стран, то, как считают некоторые эксперты, обрабатываемые в настоящее время земли смогли бы прокормить 7,5 млрд человек. По прогнозам большинства демографов, население Земли к концу XXI в. составит 10 млрд человек. Можно ли еще больше повысить урожайность земель?

4. Во многих местностях урожайность пахотных земель резко падает из-за солевых отложений и эрозии почв. Где взять новые пашни? Их можно создать только за счет существующих экологических систем, например лесов, которые каждый день выжигают в Амазонии и других регионах Латинской Америки. С 1975 г. там было таким образом уничтожено около 20 % тропических лесов. За последние 30 лет в Амазонии под пашню была расчищена поверхность, в два раза превышающая площадь Германии. Там, например, возделывается соя, которая используется в том числе и у нас в качестве корма для крупного рогатого скота и свиней.

5. Дальнейшее повышение эффективности уже существующих методов земледелия также маловероятно. Земля не сможет прокормить неограниченное количество людей. Это означает, что теоретически Земля смогла бы прокормить больше людей, чем сейчас, но тогда не останется места для других существ. А как будет житься человеку среди десяти миллиардов ему подобных, насколько вольно ему будет дышаться – вопрос открытый.

VII. Деревья

Деревья были посажены на Розенинзеле большей частью в XIX в., когда король приказал разбить там парк. Наряду с местными видами были посажены древние деревья, например стройный болотный кипарис, который в современной Германии в естественных условиях уже не встречается, но некогда – в третичный период – составлял огромные леса; именно из этих деревьев образовались тогда залежи бурого угля. Людвиг II любил деревья и даже, бывало, посвящал им стихи. Разве можно пренебрегать деревьями? Думаю, ничто в природе, да и в мире вообще не ценится так единодушно, как деревья. Их все любят! С давних времен деревья кормили и защищали людей. Они и по сей день наши кормильцы и защитники.

Люди создали бессчетные хвалебные произведения, посвященные деревьям. Каждый из нас хотя бы раз похвалил дерево. Деревья были и остаются нашей надеждой. Почти все хорошее, что можно было сказать о деревьях, уже сказано, поэтому далее я, по обычаю древних ораторов, приведу список общих фраз, которыми может воспользоваться каждый, кто хочет воздать хвалу дереву.

Деревья – зеленые легкие

Самая распространенная в наше время похвала в адрес деревьев заключается в том, что они – «зеленые легкие». Под этим подразумевается многое. Во-первых, при солнечном свете деревья в процессе фотосинтеза превращают углекислый газ сначала в глюкозу, потом в древесину, листья, смолу, цветы и т. д. и т. п. Во время фотосинтеза высвобождается кислород и образуются углеродные соединения. Но в каком количестве?

Поднимем в лесу с земли сук – он весит приблизительно килограмм. Не менее половины его массы составляет вода. Вторая половина – «органическое сухое вещество», по большей части целлюлоза. Она содержит до 44 % углерода, т. е. 220 г веса нашего сука. Чтобы вырастить этот сук, дерево поглотило из воздуха около 800 г углекислого газа (этот газ содержит до 27,3 % углерода) и выделило почти 600 г чистого кислорода. 800 г примерно соответствуют объему углекислого газа, выдыхаемого человеком за день, значит, именно такой объем хранится в этом суке.

К сожалению, за день мы вырабатываем значительно больше углекислого газа, чем эти 800 г, которые образуются в процессе дыхания. Мы ведь еще ездим на автомобиле, время от времени летаем на самолете, пользуемся горячей водой и т. д. В основе всего этого – процессы горения, при этом потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Мы живем в отапливаемом, невероятно технизированном мире, где на одного жителя Германии приходится в среднем 35 кг углекислого газа в день. Чтобы компенсировать это количество, нашим деревьям пришлось бы отрастить много-много сучьев. Германии давно уже не хватает лесов, чтобы компенсировать углекислый газ, который выделяют ее жители – для этого потребовалось бы не менее 820 000 км² леса. Но площадь Германии всего 357 000 км², и лишь около одной ее трети занимает лес.

Деревья не только поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Они еще и задерживают ветер – благодаря этому переносимые ветром частицы успевают осесть. Пыль может оседать и на листьях в зависимости от того, насколько они годятся на роль пылеуловителей. Листья, имеющие перистую, волнистую структуру поверхности, например граб, удерживают больше пыли, чем деревья с гладкими листьями. На некоторых деревьях, особенно на липах, листья которых часто бывают липкими, виден черный налет – осевшая пыль.

На некоторых сайтах в Интернете ошибочно пишут, будто деревья поглощают из воздуха пыль сразу тоннами. На самом деле за год одно дерево отфильтровывает не более килограмма пыли. К тому же многие деревья сами вырабатывают пыль – пыльцу. Обильную пыльцу выделяют ели. По весне их пыльца обрамляет дождевые лужи желтой, как сера, каймой.

Разумеется, на этом тема «Деревья – зеленые легкие» далеко не исчерпана! Деревья еще и увлажняют воздух. Взрослое дерево за день способно перегнать из корней в листья от 60 до 70 л воды, а в жаркие дни – до 400 л! Эта вода испаряется через листву. При этом возникает охлаждающий эффект, так как вода, испаряясь, забирает из окружающей среды тепло. Гуляя по лесу, каждый испытывает на себе благотворное действие деревьев: в лесу прохладно, и воздух там чище, чем в городе.

Деревья – это древесина

Слово «materia», от которого произошло наше слово «материя», означает «древесина», и оно не случайно напоминает слово «mater» – мать. Древесина может давать побеги, даже когда она срезана и кажется мертвой. Эти побеги – ее детеныши.

Человек зависит от древесины как ни от одного другого материала – сегодня больше, чем когда-либо прежде. Поэтическое признание этой зависимости мы встретим у Вольфа Хельмхарда фон Хоберга, который еще в 1682 г. писал в руководстве для помещиков: «Не будь у нас древесины, не было бы и огня; тогда все кушанья пришлось бы есть сырыми, а зимой мы бы замерзли; у нас не было бы ни домов, ни извести, ни кирпичей, ни стекла, ни металлов, ни столов, ни дверей, ни кресел, ни другой домашней утвари».

Таким образом, древесина – это источник энергии, строительный материал и сырье – все в одном. Сейчас, как и прежде, она особенно важна в качестве источника энергии.

Сколько древесины дерево производит за год? Это зависит от его вида, возраста, местоположения и погодных условий. Столетний бук за год обрастает 70 кг живой древесины – на земле и под землей. При этом он поглощает из воздуха 56 кг углекислого газа.

Кроме древесины деревья дают и другие материалы: сосны, например, вырабатывают смолу, из которой методом дистилляции получают скипидар, березы – основу для дегтя, первого термоклея, известного людям. Из наростов на дубах столетиями добывали вещество, используемое для изготовления чернил. Государственные договоры и сейчас подписывают этими чернилами.

Деревья – алхимики

Будучи растением, дерево не может убежать: такова его судьба. Поэтому все проблемы ему приходится решать на месте. Деревьям остается лишь вести химическую войну. В качестве оружия против насекомых деревья выработали в процессе так называемого вторичного обмена веществ бесчисленное множество оборонительных стратегий. Именно поэтому многие деревья и кустарники, например тис, очень ядовиты. Но ядовитость определяется дозой! Многие неприятные вещества, которые деревья используют для самообороны, в умеренных количествах – эффективные медикаменты. Из тисовой древесины сегодня добывают лекарство от рака – таксол.

Древнегреческий врач Гиппократ с острова Кос рекомендовал пить в качестве жаропонижающего настой из коры ивы. Вплоть до нового времени травницы использовали для этого кору белой ивы, пока сбор ее не был запрещен под угрозой наказания: феодалы приказали плести из ивовых прутьев корзины.

Действующее вещество в коре ивы – салициловая кислота, производное от латинского «salix» – ива. Из этого горького вещества Феликс Хоффман в 1897 г. получил ацетилсалициловую кислоту, которая была зарегистрирована фармацевтической компанией Bayer AG под торговой маркой «аспирин» и стала продаваться по всему миру. Аспирин считается самым знаменитым лекарством в истории человечества, в том числе и потому, что со временем наряду с его основным известным эффектом были открыты и другие положительные свойства. Сейчас аспирин применяется также для профилактики инсультов.

Но аспирин – это только один из примеров! За пределами Европы мы обнаружим бесчисленные виды деревьев, содержащих целебные вещества, начиная с гинкго, который входит в состав десятков препаратов, улучшающих память, и заканчивая индийским деревом ним, которое растет даже в засушливых регионах; его свойства еще недостаточно изучены – считается, что оно помогает при 40 различных заболеваниях. Не стоит забывать и о деревьях, которые используются в пищу: кофейное дерево, дерево какао, коричное дерево и т. д.

Изначально ботаника была одним из разделов медицины, так как большинство лекарственных средств добывали из растений. Алхимик Парацельс первым начал применять в лечении минеральные лекарственные вещества – химические препараты. В настоящее время в Германии около трети всех медикаментов имеют растительное происхождение или содержат вещества, добываемые из растений. В других регионах, например в странах Латинской Америки, доля растительных препаратов еще выше; в Африке она составляет целых 80 %.

Деревья – гостиницы

В деревьях можно жить. Люди делают это лишь в исключительных случаях, тогда как птицы, летучие мыши, бесчисленные насекомые и пауки проводят там всю свою жизнь или бо́льшую ее часть. У птиц это заметно по внешнему виду: их лапки имеют такую форму, чтобы можно было удержаться на ветках. Бессчетные насекомые маскируются под цвет деревьев – некоторые настолько виртуозно, что их не отличишь от кусочка коры или листика. Ряд млекопитающих отлично приспособился к строению деревьев, например лесная куница или белка. По мнению биологов, деревья внесли большой вклад в разнообразие видов на суше (по сравнению с морем). Ровный участок земной поверхности они превращают в необозримый город-лабиринт с бесчисленными нишами и убежищами, где можно проявить свою индивидуальность. Благодаря деревьям пространство становится многомерным и разнообразным. Вместе с деревом растут и тысячи укромных уголков всех размеров – от микроскопических складок коры до больших развилок сучьев. С каждым днем их все больше и больше! И каждый из таких уголков может стать чьим-то укрытием или жилищем, новой возможностью для жизни. Неудивительно, что в лесу так здорово играть в прятки. На этом многогранном жизненном пространстве деревья дают существам, которые живут на них и вокруг них, пищу: это плоды, падающие с их веток, листья и даже древесина.

В море нет растений, подобных деревьям. Там вся растительность относительно небольшая, древесины нет и в помине. Из всех обитателей моря только один вид может сравниться с деревьями – кораллы. Разрастаясь, они тоже создают свой особый мир с уникальной архитектурой, напоминающий лес, где вместо ветвей, мхов и листьев – пещеры и расселины. Не случайно существует так много видов коралловых рифов. Они тоже превращают прозрачное море, где негде спрятаться, в город с множеством улочек и укромных уголков. Здесь может возникнуть биологическое разнообразие. Но рифов в море намного меньше, чем лесов на суше.

Деревья – защитники

Это, пожалуй, одна из самых банальных истин по поводу деревьев. Пройдемся по этим защитным свойствам сверху вниз.

Солнце: днем деревья отбрасывают тень и создают прохладу. Считается, что во времена Античности платан, популярное городское дерево, был завезен в Рим именно потому, что его крупные листья давали красивую, густую тень.

Молния: древняя мудрость «держись подальше от дубов, поближе к букам» не так уж и мудра. У молнии нет ботанических пристрастий. Если дерево достаточно высокое, она не преминет в него ударить. На стволах дубов последствия удара молнии просто лучше видны. Дубовая кора неровная, сплошь в трещинах. Как объясняют лесники, во время грозы все эти трещины покрываются непроницаемой водной пленкой, поэтому молния прокладывает себе путь не по поверхности, а через древесину, которая раскалывается, как при взрыве: остаются заметные шрамы. Гладкая кора буков покрывается сплошной водной пленкой, по ней молния свободно скользит и уходит в землю – пусть и бесшумно, но не менее опасно.

Холод: зимой в лесу, как правило, значительно теплее, чем в его окрестностях. Зимой каждое дерево превращается в теплый остров. Во время дискуссий о глобальном потеплении деревьям, бывает, ставят это в вину.

Лавины: в горах деревья защищают от лавин; их ряды задерживают лавины.

Люди: в Германии леса издавна почитались защитниками человека. Когда Цезарь во второй раз перебросил мост через Рейн в районе Андернаха и в 53 г. до н. э. хотел напасть на германское племя свевов, они скрылись в лесах – там Цезарь не решился их преследовать.

Почва: корни деревьев удерживают почву – там, где вырубают леса, велика опасность того, что почва быстро и безвозвратно исчезнет. Навсегда. В регионах, где существует подобная угроза, например в Амазонии, сильные дожди приводят к серьезным последствиям: ведь деревья являются своеобразными амортизаторами, без них дождевая вода стекает не равномерно, а сразу вся. В результате почва смывается, происходят наводнения.

Деревья – храмы, ратуши и церкви

Деревья издавна служили местами отправления религиозного культа. Римский военачальник и ученый Плиний Старший в 12-м томе своей «Естественной истории», который, как и последующий, посвящен деревьям пишет, что леса считались храмами высших сил: «По древнему обычаю особенно красивые деревья в глухих провинциях и по сей день посвящают божествам».

С особенно яркими проявлениями древесного культа римляне столкнулись при покорении Германии: по их описаниям, значительную часть ее тогдашней территории занимали дремучие леса. Многие римские писатели упоминают «священные рощи», где германцы приносили жертвы своим богам. Как пишет Тацит, римский полководец Германик, побывав в 15 г. н. э. на поле сражения, где Арминий наголову разгромил легионы под командованием Вара, обнаружил висящие на деревьях черепа легионеров, а в соседних рощах – алтари, на которых херуски принесли в жертву своим богам римских офицеров.

Поскольку именно высокие старые деревья были священными для германцев, миссионеры впоследствии с радостью демонстрировали на них превосходство христианского бога. Так, по некоторым сведениям, святой Бонифаций собственноручно срубил близ Гейсмара в Гессене священный дуб Донара, бога грома. Дуб упал и раскололся на четыре части. Бонифаций приказал соорудить из него часовню, посвященную апостолу Петру. В других местах христианские миссионеры тоже поднимали руку на деревья; еще в XIX в. в Индии рубили деревья, чтобы обратить в христианство местных «язычников».

Однако христианство и древесный культ могут мирно сосуществовать, как, например, в Баварии, где у подножия особенно внушительных деревьев устраивают небольшие алтари.

Деревья – утешители

Гаральд Сиоли, великий озеровед и исследователь Амазонки, умерший в 2004 г., описывает в своих мемуарах ночь на безлюдном берегу реки Арапуинс, притока Амазонки: «Мы натянули гамаки между деревьями на опушке леса, что рос над берегом реки, и приготовились отойти ко сну. Наши проводники давно заснули, а я все лежал без сна, впитывая всеми органами чувств тихую ширь огромного леса. И тут вдруг я ощутил глубокую, непоколебимую уверенность в том, что, если я сейчас умру, со мной ничего не случится: я стал частью большого леса. Это было чувство абсолютной защищенности».

Деревья обладают утешительной силой, равной которой нет во всей природе. Она передается каждому, кто к ним приближается. Не только в необъятных лесах Амазонки: стоит взглянуть на дерево под окном, как ты тоже это почувствуешь. Дерево на улице не только улучшает микроклимат, но и нарушает однообразие. Сразу видно, какое на дворе время года: весна, лето, осень или зима. Дерево – своего рода природные часы. Оно воплощает в себе непоколебимую волю к жизни. Зеленый не зря является цветом надежды! С каждой новой весной дерево, которое зимой стояло совсем голое, снова начинает зеленеть. Мы редко задумываемся над тем, что за этим скрывается, но, тем не менее, это на нас действует. А когда дерево срубают, то многие люди испытывают страдания. Для многих это зло.

Деревья – наши наставники

Тот, кто общается с деревьями, учится. В первую очередь он учится мыслить большими временными категориями. Важнейшая концепция современной экологической политики – концепция устойчивого развития – была разработана на основе наблюдений за деревьями.

Лесовод Ганс Карл фон Карловиц в объемном и крайне увлекательном сочинении по лесному хозяйству «Sylvicultura oeconomica» в 1713 г. впервые выдвинул требование брать лишь столько древесины, сколько может вырасти вновь, или, другими словами, не допускать хищнической эксплуатации природных ресурсов. Этот принцип по сей день является основной составляющей устойчивого развития.

Открой для себя лес!