Тут мы подошли к одной из самых загадочных страниц истории Мирового океана: он продолжал дышать в мезозое, хотя новой воды от таяния льда не поступало. Более того, самый значительный за всю историю мезозоя и кайнозоя выдох океана произошел в конце мезозоя — в позднемеловое время (туронский век). Никогда до и после того морские воды не покрывали столь обширные пространства на Земле. По подсчетам некоторых ученых, водная поверхность океана поднялась над современным уровнем почти на 250 м. Из-за резкого углубления на дне некоторых морей и океанов возникли аноксидные (бескислородные) условия. Откуда же взялась вода? Так как новой воды не было, ответ может быть только один: сушу затопила старая вода, которую что-то вытеснило с ее прежнего места. Геологи все больше склоняются к тому, что этим «чем-то» могли быть подводные океанические горы-хребты. Этот процесс идет и в наше время. Вот как он представляется специалистам.
Сильно упрощая реалии, можно сказать, что находящийся в центре Земли очаг (жидкое ядро) кипятит окружающие его и находящиеся в размягченном состоянии горные породы. В результате теплообмена создаются круговороты вещества в ячейках. На стыке соседних ячеек горячий материал поднимается к твердой коре, расплавляет ее и частично выходит на поверхность. Затвердевая на периферии шва, через который продолжают поступать новые порции, породы наращивают океаническую кору и раздвигают само дно океана. Избыток вещества, поступающего в зонах раздвига (спрединга) из недр Земли, идет на формирование гор-хребтов. Типичный пример таких образований в последние 130 млн. лет — Срединно-Атлантический хребет.
Находясь в постоянном движении, плиты сталкиваются между собой. Сближение плит приводит к скучиванию пород и образованию гор (например, Альп и Гималаев). В океане оно сопровождается погружением одной плиты (океанической) под другую (материковую) в так называемых зонах субдукции (например, погружение Северотихоокеанской плиты Кула в Курильский и Алеутский глубоководные желоба). Этот процесс провоцирует землетрясения на Курильских и Японских островах, подобно недавнему крупнейшему событию на юге о. Хонсю.
Таким образом, в одних местах Мирового океана возникают новые породы и подводные хребты, а в других древние части плит вместе с накопившимися на них осадками погружаются в верхнюю мантию, размягчаются и участвуют в мантийном круговороте. Процесс идет перманентно — то ускоряясь, то замедляясь. Именно поэтому подъемы и падения уровня океана, с одной стороны, периодичны, а с другой — разновелики. Геодинамическая гипотеза, объясняющая вековые дыхания океана, выглядит довольно убедительно.
И усилилась вода на Земле
чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие
есть под всем небом (гл. 7).
По данным Библии, в результате Всемирного потопа над поверхностью Мирового океана торчала лишь вершина Арарата. Таким образом, толщина водного столба, возможно, достигала более 4 тыс. м (вершина Арарата сейчас имеет отметку 5165 м). Для того чтобы поднять воду над поверхностью Земли на такую высоту, потребовалось бы 4 тыс. лет непрерывного дождя (при условии сохранения современных темпов осадконакопления и отсутствия испарения).
В научной литературе обсуждаются более скромные, но все-таки впечатляющие цифры максимального эвстатического подъема (до 350 м) в силурийское время. Однако геологам известны случаи, когда толщина слоя воды на континенте достигала многих сотен метров. Например, глубина Западно-Сибирского позднеюрского моря в конце юрского и начале мелового периодов составляла, скорее всего, не менее 500 м. Но здесь как раз тот случай, когда региональное погружение совпало с эвстатическим событием.
Главная проблема в изучении колебаний вод мирового океана состоит в том, что нет однозначного ответа на вопрос: почему инициальные осадки — самые ранние из тех, что ложатся на дно после очередного подъема вод океана (выдоха), — не равномерны в глобальном распространении? В самом деле, если поступает новая вода или вытесняется старая, она должна одновременно покрывать все места на Земле, находящиеся на одинаковых отметках от среднего уровня моря.
Подобные места всегда есть и были на всех континентах. Однако нет ни одного временного уровня в геологической летописи, который можно было бы рассматривать как изохронный.
В арсенале геологии есть несколько объяснений этому.
Наиболее простое — часть осадков размылась в более позднее время. О подобных пробелах в геологической летописи писал еще Ч.Дарвин.
Второе объяснение принимается практически всеми: в прошлом (как и ныне) происходили неравномерные вертикальные (наряду с горизонтальными) движения участков земной коры разной амплитуды и разного масштаба. Если на какой-то территории одновременно с подъемом вод океана земная кора поднималась с опережающей скоростью, ясно, что эту территорию вода не покроет. Таким образом, наступление и отступление морских вод на ограниченные территории и даже в крупные регионы не всегда следует связывать с дыханием океана.
Выявление следов дыхания — серьезная проблема, которая должна решаться на основе междисциплинарных исследований.
Многие животные общаются с помощью звуков, но ни у кого нет такого разнообразия, как у людей. За миллионы лет эволюция речевого аппарата позволила нам выработать богатый набор фонем и их вариантов.
Одним из важных изменений в теле человека позволившим ему обрести речь, стало уменьшение легочной альвеолы. Этот своеобразный воздушный мешок развит у всех приматов, а у человека он превратился в рудиментарный орган. По отсутствию характерного выступа подъязычной кости у скелетов наших предков можно определить, когда это произошло. У австралопитека афарского, жившего 3,3 млн. лет назад, он еще есть, а у гейдельбергского человека, вышедшего на сцену 600 тыс. лет назад, — уже нет.
Барт де Бур из Амстердамского университета (Нидерланды) задался целью услышать речь наших далеких предков. Для этого он построил из пластиковых трубок искусственный речевой аппарат человека. Исследователь пропускал через него воздух и записывал различные звуки. У одной половины моделей легочная альвеола была архаичной, а у другой — современной. Затем специалист воспроизвел звуки 22 добровольцам и попросил их определить, что это за гласные. Если они отвечали правильно, г-н де Бур проигрывал звук снова, но уже с добавлением шума, затруднявшего понимание. Если ответ был неверным, уровень шума, напротив, понижался.
Выяснилось: когда человек слышал звук, произведенный без участия легочной альвеолы, он мог его правильно определить при более высоком уровне шума.
Воздушные мешки служили своего рода большими барабанами речевого оркестра, резонируя на низких частотах и заставляя гласные сливаться. Отчасти из-за этого словарь австралопитека должен был быть очень примитивным по сравнению с нашим, поскольку слова «мир» и «мэр» должны были звучать для него одинаково.
Любопытно, что этот вывод подтверждают наблюдения за солдатами Первой мировой. Газ, которым их травили, порой увеличивал рудиментарные легочные альвеолы, и некоторые бойцы начинали говорить так, что понять их было сложно.
Так какими же могли быть самые первые слова? Обладавшему развитыми легочными альвеолами австралопитеку из всех гласных легче всего должен был даваться звук «у». Многочисленные исследования показали, что гласный проще произносить после согласного, а с «у» лучше всего идет «д». Получается «ду». Авторы фильма «Кин-дза-дза!» почти угадали…
Термин «пещерный лев» не вполне корректен. Самые крупные представители семейства кошачьих своего времени жили, скорее всего, под открытым небом, не имели гривы и были охотниками-одиночками. Прозвище они получили в связи с тем, что их останки чаще всего находят в пещерах.
Эрве Бохеренс и его коллеги из Тюбингенского университета (ФРГ) проанализировали образцы костей 14 пещерных львов, обнаруженных в четырех пещерах Франции и Центральной Европы. Особи жили 40–12 тыс. лет назад. Ученые сжигали крошечные фрагменты костей (меньше миллиграмма) и определяли молекулярный состав остатка.
Эта технология недавно использовалась для определения рациона неандертальцев; к животным ее применили впервые. На сегодня метод достаточно точен, чтобы получить сведения о нескольких звеньях пищевой цепи. Например, можно понять, охотились ли львы на взрослых пещерных медведей или их детенышей (последние пьют молоко, и их химические «сигналы» совсем другие).
Как выяснилось, львы предпочитали медвежат, но их любимой пищей был северный олень, потреблявший, как и потомки, огромное количество лишайника. Таким образом, пещерный лев был довольно привередлив, в отличие от львов современных, которые едят почти все, что могут поймать.
Почему же они вымерли? Около 19 тыс. лет назад Европа начала теплеть. На смену прохладным степям приходила лесная чаща. Северным оленям это пришлось не по вкусу. Вместе с ними из Европы исчезли и те, кто на них охотился. Кстати, примерно в то же время вымерли и пещерные медведи.
Комментаторы отмечают, что исследование имеет слишком узкие географические рамки, чтобы судить обо всех пещерных львах, ареал которых простирался от Испании через Европу и Сибирь до северо-запада Северной Америки.
Почему же нет? Конечно, у рыб есть обоняние! Вы замечали, что у рыб на голове есть ноздри? А ведь подавляющее большинство рыб через ноздри не дышит. Ноздри у них ведут в слепо замкнутые мешки. Тем не менее, через эти мешки создается ток воды. Вход в ноздрю у многих рыб разделен на два отверстия, и через одно вода входит, а через другое выходит за счет биения ресничек (это не такие реснички, как на наших глазах, а микроскопические подвижные выросты клеток).
Внутри мешков есть особые клетки обонятельного эпителия. На них тоже есть реснички, но неподвижные. Они погружены в слизь. Эти реснички и воспринимают запахи. От другого конца клеток отходят нервные отростки, из которых состоят обонятельные нервы. Они передают информацию о запахах в особый отдел мозга — обонятельные луковицы.
Наблюдения за поведением рыб показывают, что запахи играют важную роль в их жизни. У некоторых рыб найдены половые феромоны — пахучие вещества, служащие для привлечения особей противоположного пола. Есть у многих рыб и «феромоны тревоги» — они выделяются из кожи рыбы при ранении и служат для других рыб сигналом опасности. Лососи по запаху воды находят дорогу в родную реку, когда возвращаются из моря на нерест. Еще чаще рыбы используют обоняние для поисков пищи. Например, акулы чуют кровь раненой жертвы.
Сравнительно недавно выяснилось, что на клетках обонятельного эпителия есть очень разнообразные белки-рецепторы — особые молекулы, с которыми связываются молекулы пахучих веществ. Сравнение разных животных показало, что если разновидностей таких белков много, то обоняние развито хорошо — животное может различать много запахов и имеет тонкий нюх, то есть чувствует запахи веществ при меньшем их содержании в воздухе или в воде. За каждый такой белок отвечает особый ген. Если обоняние утрачивает важную роль по сравнению, например, со зрением, то некоторые из этих генов в процессе эволюции портятся. Тогда белок, за который такой ген отвечал, больше не образуется. Чем больше процент «сломанных» генов — тем меньше роль обоняния.
У хорошо изученной рыбки данио работающих генов примерно 150, «сломанных» — около 50; у шпорцевой лягушки 410 генов работают и 480 «сломаны»; у разных птиц всего от 100 до 670 генов, причем не менее половины работают; у мыши около 1100 генов работают и около 300 не работают; у человека примерно 390 генов работают и более 400 (по другим данным, около 700) не работают. Судя по этим данным, даже у птиц обоняние довольно хорошо развито (хотя еще недавно думали, что большинство птиц его лишены).
Интересно, что некоторые белки-рецепторы отвечают за восприятие веществ, растворенных в воде, а другие — за восприятие летучих веществ, переносимых по воздуху. У рыб есть почти исключительно «водные» рецепторы — запахом цветов рыбы не интересуются. У птиц и млекопитающих рецепторы почти исключительно «воздушные». А вот у лягушки есть и те, и другие: возможно, «водные» рецепторы нужны головастикам, а может быть, и некоторые взрослые лягушки могут чуять что-то и под водой, и на суше.
Вообще, способность распознавать присутствие в воде или в воздухе пахучих веществ есть почти у всех организмов — даже у бактерий и растений. Да-да, растения тоже «чуют» некоторые вещества! Например, растение, погрызенное травоядными, выделяет в воздух этилен, и для соседних растений он служит сигналом тревоги — они начинают усиленно вырабатывать ядовитые вещества для защиты от поедания.
Единственная изученная группа животных, у которых нет (или почти нет) обоняния — это зубатые киты (дельфины, касатки и кашалоты). У них нет ни обонятельных луковиц, ни обонятельных нервов. И большинство их обонятельных рецепторов (около 80 %) не работают. Это и неудивительно — ведь их предки жили на суше и утратили «водные» рецепторы. А когда киты полностью приспособились к жизни в воде, «воздушные» запахи их перестали интересовать, как и рыб.
Исследователи из университетского колледжа Лондона нашли еще одно применение средствам, предназначенным для науки: выяснили простой секрет, помогающий чаще выигрывать в популярную детскую игру.
Ученые попросили 45 взрослых добровольцев несколько раз сразиться между собой в «Камень, ножницы, бумага». При этом у одного или обоих игроков сразу были завязаны глаза. Оказалось, что в случае, когда только один человек видел руку партнера, ничьи (например, камень против камня) случались чаще, чем победы одного из игроков. А также, что зрячие обычно задерживали жест примерно на 200 миллисекунд. Вероятно, дело в природном стремлении человека копировать действия других людей, считают британцы.
На примере игры, где копирование — путь к проигрышу, ученые показали, что такого рода «имитации» делаются людьми непроизвольно, а также, насколько мы подвержены влиянию окружающих, даже тогда когда дело касается личной выгоды. Выходит, что теперь к существующим рецептам выигрыша можно добавить еще один: не смотреть на руки партнера.
По этой игре проводятся чемпионаты мира со значительным призовым фондом, которые освещаются ведущими изданиями. Знатоки игры утверждают, что можно распознать определенные неслучайные «паттерны» в поведении соперника. Это связано также с тем, что во время второго раунда человек подсознательно показывает то, что могло победить его в прошлом. Так что если в первый раз противник выкинул «камень», то во второй раз целесообразно показывать «ножницы»: он, скорее всего, выберет «бумагу».
Германские ученые нашли объяснение курьезному факту: пассажиры авиалайнеров с удовольствием пьют томатный сок, даже если не притрагиваются к нему на земле. Это показал опрос, проведенный по заказу сайта бронирования транспортных, гостиничных и развлекательных услуг Lastminute.de: из тысячи респондентов 27 %, находясь в самолете, предпочитают именно это питье. 56 % из них пояснили, что любят этот сок вне зависимости от высоты, на которой приходится его пить. Небольшая доля опрошенных аргументировала свой выбор тем, что считает томатный сок полезным или просто повторяет за пассажиром, сделавшим заказ раньше. 15 % не назвали никакой причины, а почти четверть — 23 % — заявили, что томатный сок «в самолете становится более вкусным».
Химик, специалист по запахам Андреа Бурдак-Фрайтаг из Фраунгоферовского института строительной физики провела исследование для авиаперевозчика Lufthansa, которое должно было способствовать улучшению бортового меню. По ее словам, в условиях пониженного давления еда и питье имеют такой же вкус, как если бы у нас была простуда.
Симуляция условий полета, в ходе которой подопытные употребляли различные продукты питания, показала, что соль и сахар становятся менее интенсивными — примерно на 30 %. Однако фруктовые ароматы и кислые вкусы остаются стабильными. Поэтому томатный сок, который на земле кажется землистым и затхлым, в полете приобретает приятный «прохладительный» вкус с фруктовыми оттенками.
Хотя марихуану можно, наверное, назвать самым доступным и популярным наркотиком, ее действие на организм изучено слабо. Ученые давно пытались выяснить, какие процессы в мозгу стоят за изменениями в поведении и памяти, провоцируемыми марихуаной. Но все результаты отличались неясностью. Рабочей гипотезой было то, что конкретной зоны воздействия у наркотика нет, и его эффект связан с путями сообщения между разными отделами мозга.
Исследователям из Бристольского университета удалось наконец получить четкие данные, подтверждающие эту теорию. Эксперименты проводились на крысах. Чтобы получить информацию о том, как каннабиноиды содержащиеся в марихуане влияют на мозг, ученые вживляли крысам электроды, записывающие активность их нервной системы, вводили им наркотик и отпускали в лабиринт искать пищу. Выяснилось что крысы «под кайфом» находили и запоминали правильный путь в лабиринте с большим трудом. При этом каких-либо отличий в деятельности отдельных областей мозга не отмечалось, зато удалось обнаружить рассинхронизацию в передаче сигнала между гиппокампом и префронтапьной корой. Мэтт Джонс, один из соавторов работы, сравнивает ситуацию с тем, как если бы у симфонического оркестра вдруг исчез дирижер: без управляющего сигнала стройное звучание превратится в какофонию.
Разница не менее чем в два года между братьями или сестрами оказалась идеальной для интеллектуального развития старшего из детей. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством профессора Кейси Баклс из американского Университета Нотр-Дам в штате Индиана.
Группа Баклс изучила более трех тысяч женщин, которые родили не менее двух детей. Исследователи оценили результаты тестов на счет и чтение, выполненных детьми в возрасте от пяти до семи лет.
Ученые обнаружили, что старшие дети в семье, у которых следующий по возрасту брат или сестра как минимум на два года младше, значительно лучше старших в паре погодков справляются с заданиями по математике и чтению.
При этом на академических успехах младших детей разница в возрасте со старшим братом или сестрой никак не сказывалась.