Вокруг Света - Журнал "Вокруг Света" № 10 за 2004 год

Еще один пример удивительно сложных симбиотических связей между растениями и животными – весьма распространенный в тропических и субтропических районах союз муравьев с растениями-мирмекофитами. Например, обитающие в Мексике муравьи Psevdomyrmex устраивают гнезда исключительно в полых сросшихся основаниями колючках акации шиповатой. То же дерево предоставляет своим постояльцам и пищу: специальные нектарники на черешках листьев вырабатывают сахаристую жидкость, которой питаются муравьи-рабочие, а богатые белками округлые выросты на верхушках листочков (так называемые тельца Бельта) служат основным кормом для личинок. Взамен дерево оказывается надежно защищено не только от листогрызущих насекомых и их личинок, но и от позвоночных животных-фитофагов, ведь стоит прикоснуться к ветке, как на обидчика посыплется град разъяренных муравьев. Кроме того, муравьи способствуют выживанию акации, обгрызая побеги тянущихся к дереву лиан и уничтожая проростки растений-паразитов.

Разобраться в сути симбиотических отношений, понять, является данный союз мутуалистическим или за кажущейся обоюдной выгодой скрывается паразитизм, не всегда просто, тем более что в процессе эволюции видов-симбионтов эволюционируют и их отношения, между разными типами которых имеется множество переходных форм. Казалось бы, упомянутые выше лишайники являют собой замечательный пример обоюдовыгодного союза: гриб обеспечивает водоросль водой и минеральными веществами, водоросль делится с грибом продуктами фотосинтеза, а вместе они составляют пусть медленно растущий, но уникальный по своей неприхотливости организм. Однако результаты анатомических исследований лишайников показали, что гифы гриба не только оплетают водоросль, но и образуют всасывающие отростки-гаустории, проникающие внутрь клеток водоросли и со временем убивающие их, причем остатки мертвой водоросли тут же усваиваются грибом. Это навело ученых на мысль, что гриб, скорее, паразитирует на водоросли. Впрочем, в дальнейшем выяснилось, что самые бесцеремонные формы вторжения гриба в клетки водоросли свойственны только примитивным лишайникам, а у более высокоорганизованных видов паразитизм грибов носит столь умеренный характер, что вполне компенсируется выгодой, которую водоросль получает от сожительства с грибом. Этот пример может служить иллюстрацией эволюции симбиотических отношений, происходящей и на более высоких уровнях организации жизни. Жесткая межвидовая конкуренция, борьба «не на жизнь, а на смерть» более характерна для молодых, бурно развивающихся или нарушенных экосистем, а по мере их взросления и насыщения видами конкуренция сменяется многочисленными взаимовыгодными симбиотическими связями, способствующими стабилизации сообщества.

Ирина Травина

Планетарий: Ярче тысячи галактик

Астрономы издревле любят порядок – все у них подсчитано, классифицировано и идентифицировано. Однако ночное небо не перестает удивлять внимательных наблюдателей и постоянно подбрасывает новые и неведомые объекты в звездные каталоги. Квазары, открытые всего 40 лет назад, не на шутку озадачили ученых своей феноменальной яркостью свечения и компактностью размеров. И только недавно астрофизикам удалось понять, откуда эти «динозавры Вселенной» черпают энергию, необходимую для того, чтобы сиять на звездном небе с такой удивительной яркостью.

На фото: звезда, попавшая в поле тяготения массивной черной дыры, сначала разрывается на части приливными силами, а затем, в виде ярко светящегося сильно ионизированного газа, поглощается черной дырой. После такого «знакомства» от звезды остается лишь вращающееся вокруг черной дыры небольшое разреженное облако.

В 1960 году астрономы T. Мэттьюз и A. Сендидж, работая на 5-метровом телескопе, расположенном на горе Паломар в Калифорнии, обнаружили ничем не примечательную, еле заметную в любительский телескоп звездочку 13-й звездной величины, наблюдаемую в созвездии Девы. И именно из этой искры возгорелось пламя!

Все началось с того, что в 1963 году Мартином Шмидтом было обнаружено, что этот объект (по каталогу 3С 273) имеет очень большое красное смещение. Значит, расположен он чрезвычайно далеко от нас и очень ярок. Расчеты показали, что 3С 273 находится на расстоянии 620 мегапарсек, и удаляется со скоростью 44 тысячи км/с. Обычную звезду с такого расстояния не увидишь, а на большую звездную систему, типа галактики, квазар, будучи очень маленьким, был не похож.

В том же 1963 году 3С 273 был отождествлен с мощным радиоисточником. Радиотелескопы тогда не были столь точны в определении направления прихода радиоволн, как сейчас, поэтому звездные координаты квазара 3С 273 были определены путем наблюдения его покрытия Луной на обсерватории «Паркском» в Австралии. Таким образом, перед изумленными взорами астрофизиков предстал совершенно необычный объект, ярко сверкавший в видимом и радиодиапазоне электромагнитных волн. На данный момент обнаружено уже более 20 тысяч таких звездоподобных объектов, часть из которых хорошо видна также в рентгеновском и радиодиапазоне.

Московские астрономы А. Шаров и Ю. Ефремов решили выяснить, как менялась светимость 3С 273 в прошлом. Они нашли 73 фотографии этого объекта, самая ранняя из которых датировалась 1896 годом. Оказалось, что объект 3С 273 несколько раз менял свою яркость почти в 2 раза, а иногда, например в период с 1927 по 1929 год в 3—4 раза.

Надо сказать, что феномен переменной яркости был обнаружен еще раньше. Так, исследования, проведенные в Пулковской обсерватории в 1956-м, показали, что ядро галактики NGC 5548 достаточно сильно изменяет со временем свою яркость.

Теперь специалисты понимают всю важность этого наблюдения, но несколько десятилетий назад ученые были убеждены, что излучение от ядер галактик в оптическом диапазоне обеспечивается исключительно миллиардами находящихся там звезд, и даже если несколько тысяч из них по каким-то причинам погаснут, то с Земли этого заметно не будет. Значит, рассуждали ученые, большинство звезд в ядре галактики должны «мигать» синхронно! Хотя, конечно, управлять подобным оркестром не под силу ни одному дирижеру. Таким образом, именно из-за своей абсолютной непонятности это открытие и не привлекло к себе особого внимания.

Дальнейшие наблюдения показали, что изменение интенсивности излучения с периодом несколько месяцев – для квазаров явление обычное, и размер области излучения не превосходит расстояния, которое проходит свет за эти самые несколько месяцев. А для того чтобы изменения во всех точках области происходили синхронно, нужно, чтобы информация о начинающемся изменении успела дойти до всех точек. Понятно, что материя квазара излучает свет не по команде, а в силу происходящих на нем процессов, но факт синхронности, то есть одновременности, изменения условий и величины излучения указывает на компактность данного квазизвездного объекта. Поперечник большинства квазаров, по-видимому, не превышает одного светового года, что в 100 тысяч раз меньше размеров галактики, а светят они при этом порой как целая сотня галактик.

Как это обычно и бывает, сразу после обнаружения квазаров начались попытки введения новых законов физики, хотя поначалу непонятно было даже, из какого же именно вещества они состоят, столь необычным был спектр излучения квазаров. Впрочем, прошло совсем немного времени, и химический состав излучающих областей квазаров был опознан по спектральным линиям известных химических элементов. Водород и гелий на квазарах идентичны земным, вот только спектры их излучения, как оказалось, сильно смещены в красную сторону из-за большой скорости убегания.

На сегодняшний день наиболее распространена точка зрения, согласно которой квазар – это сверхмассивная черная дыра, втягивающая в себя окружающее вещество (аккреция вещества). По мере приближения к черной дыре заряженные частицы разгоняются, сталкиваются, и это приводит к сильному излучению света. Если черная дыра при этом имеет мощное магнитное поле, то оно дополнительно закручивает падающие частицы и собирает их в тонкие пучки, джеты, разлетающиеся от полюсов.

Под действием мощных гравитационных сил, создаваемых черной дырой, вещество устремляется к центру, но движется при этом не по радиусу, а по сужающимся окружностям – спиралям. При этом закон сохранения момента импульса заставляет вращающиеся частицы двигаться все быстрее по мере приближения к центру черной дыры, одновременно собирая их в аккреционный диск, так что вся «конструкция» квазара чем-то напоминает Сатурн с его кольцами. В аккреционном диске скорости частиц очень велики, и их столкновения порождают не только энергичные фотоны (рентгеновское излучение), но и другие длины волн электромагнитного излучения. При столкновениях энергия частиц и скорость кругового движения уменьшаются, они потихоньку приближаются к черной дыре и поглощаются ею. Другая часть заряженных частиц направляется магнитным полем к полюсам черной дыры и вылетает оттуда с огромной скоростью. Так образуются наблюдаемые учеными джеты, длина которых достигает 1 млн. световых лет. Частицы в джете сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны.