text:
Наш партнер - природа
Эта книга, что ясно из самого ее названия, рассказывает о пустынях. Беспристрастная статистика, которой все известно, утверждает: в нашей стране в пустынях и полупустынях, на огромной территории, где разместились бы шесть таких стран, как Франция, проживает меньше миллиона человек. То есть меньше, чем полпроцента от всего населения страны. Средняя плотность населения в пустынных районах (исключая густонаселенные оазисы) - один человек на четыре квадратных километра. Практически можно часами, а иногда и днями ехать по пустыне и не встретить ни одного человека.
Но оказывается, что события, которые разворачиваются в пустынях, особенно в последнее время, самым непосредственным образом касаются многих миллионов людей, потому что они связаны с важнейшими для каждого человека научными и практическими проблемами. Скажем, с такими, как производство энергии, создание изобилия сельскохозяйственных продуктов и изменение климата. Ну а, кроме того, действия человека в пустынях, равно как и научные исследования, касающиеся их, занимают важнейшее место в такой общечеловеческой, глобальной проблеме, как взаимоотношения человечества с природой. В проблеме, которая своими корнями уходит в самое далекое прошлое цивилизации и решающим образом определяет ее будущее.
В своих отношениях с природой человек всегда был смельчаком и оптимистом. Он селился на берегах рек, грозивших наводнениями, на склонах дымящегося вулкана. Он отправлялся на утлых суденышках в безбрежный океан в надежде открыть новые страны, пересекал раскаленные безжизненные пустыни, обживал безнадежно, казалось бы, промерзшие просторы Севера. И всегда верил, что природа партнер строгий, но не злой. И уж во всяком случае, щедрый. Человек решительно входил в природные кладовые, без счета брал богатства из земных недр, из лесов, морей и рек, с плодородных полей. И никогда не сомневался в том, что у природы всего много, что, сколько ни бери у нее, она все восполнит, воссоздаст.
Природа - наша кормилица. Она, казалось бы, делает все возможное, чтобы обеспечить человеку необходимые для жизни условия. Начать хотя бы с того, что само возникновение и развитие жизни на нашей планете оказалось возможным благодаря редчайшему сочетанию благоприятных природных условий. Но вот в последние годы мы все более отчетливо понимаем, что в нашем доме, на нашей планете условия жизни не могут сами собой оставаться столь же благоприятными бесконечно долго. Что наш интуитивный оптимизм, нашу веру в то, что природа не подведет, что она всегда прокормит и согреет, нужно дополнить глубокими научными исследованиями, точными прогнозами и активными действиями.
В качестве примеров снова назову те самые три группы проблем, решение которых самым непосредственным образом связано с пустынями. Это обеспечение человечества энергией, изменение климата и производство продуктов питания.
Не очень давно, каких-нибудь сто лет назад, таких понятий, как энергетический голод или тем более энергетический кризис, не было и в помине. Потребности в топливе были такими, что их вполне мог удовлетворить топор дровосека. Достаточно вспомнить, что даже в начале нашего века, когда уже вовсю мчались по рельсам паровозы и давали ток электростанции, удельный вес самых обыкновенных дров в мировом энергетическом балансе был чрезвычайно велик - на их долю приходилось больше четверти всех калорий, используемых человеком в быту и промышленности. Сегодня даже в нашей богатой лесами стране древесное топливо обеспечивает лишь около одного процента энергетических потребностей, а девяносто процентов приходится на долю ископаемого минерального топлива - угля, нефти, газа. Причем потребление этого топлива с огромной скоростью растет.
Не нужно обладать слишком уж богатой фантазией, чтобы представить себе те трудности, которые возникнут и будут усугубляться по мере того, как начнут истощаться мировые запасы нефти. Как видите, в этой области природа как бы говорит людям: "Мои возможности не беспредельны... Подумайте о том, чем помочь мне, чем заменить богатства, которые вы пока еще щедро и без особых ограничений от меня получаете..."
И вот оказывается, что заметный вклад в энергетическую копилку могут сделать пустынные территории. Хотя бы потому, что в недрах земель, долгое время сброшенных со счетов технического прогресса, есть немало нефти, угля и особенно газа. Можно смело сказать, что сегодня в нашей стране многие миллионы людей пользуются энергией щедрых газовых месторождений среднеазиатских пустынь, таких, как Шатлыкское, Ачакское или Газлинское. Большая часть ближневосточной нефти, которой кормятся многие страны мира, тоже добывается в пустынях.
Ну а, кроме того, на пустыню возлагают большие надежды в энергетике будущего в части использования такого идеального и богатого источника, как солнечная энергия. Нечто похожее можно обнаружить и в области производства сельскохозяйственных продуктов.
Каких-нибудь 150 лет назад население нашей планеты составляло около 1 миллиарда человек, сейчас на Земле живет 4,5 миллиарда человек. По прогнозам специалистов Организации Объединенных Наций, к 2000 году, то есть всего через 20 лет, население Земли составит 6-7 миллиардов человек. Можно заметить явную зависимость темпов роста населения от уровня производства материальных благ, прежде всего продуктов питания.
Так, в частности, если в древние времена население Земли увеличивалось в среднем на 15 процентов за тысячелетие, то в периоды становления земледелия и развития животноводства этот рост характеризовался уже цифрой 40 процентов за тысячелетие. Более быстрый рост наблюдается в нынешнем тысячелетии. Так, в 1650 году на планете жило 550 миллионов человек, через 200 лет цифра эта удвоилась, для следующего удвоения понадобилось только 100 лет, а для следующего менее 50 лет. Такое ускорение роста числа землян легко связать с резким увеличением возможностей производства материальных благ, с развитием промышленности, транспорта, оснащением сельского хозяйства машинами, успехами медицины и так далее.
Рост населения, особенно в последние годы, сопровождается изменением соотношения числа городских и сельских жителей. В 1800 году, то есть во времена Пушкина, лишь 3 процента населения планеты жило в городах, а в 1900 году горожан было около 14 процентов, в 1950 году - 40 процентов, сейчас городское население уже превышает 60 процентов. А это значит, что если в начале нашего века, то есть всего 80 лет назад, шесть сельских жителей снабжали сельскохозяйственной продукцией, или, проще говоря, кормили одного горожанина, то сейчас те же шесть сельских жителей уже должны прокормить десятерых горожан.
Причем это цифры средние, они относятся ко всему населению планеты в целом.
Но какое это имеет отношение к взаимодействию человека с природой - может спросить читатель, утомленный обрушившимися на него цифрами из области демографии. Оказывается, что все только что отмеченные нами демографические сдвиги - резкий рост общей численности населения планеты и снижение числа людей, вовлеченных в сельскохозяйственное производство - самым непосредственным образом влияют на наши взаимоотношения с природой, на природопользование, как теперь принято говорить.
Начнем с того, что для растущего населения планеты потребовалось осваивать новые посевные земли. По сравнению с дореволюционным периодом посевные площади в нашей стране увеличились примерно в два раза и сейчас уже превысили 220 миллионов гектаров. Но если даже просуммировать площадь всех сельскохозяйственных угодий, то есть к 220 миллионам гектаров пашни прибавить площадь лугов и пастбищ, то получится примерно 660 миллионов гектаров, а все это вместе лишь немного превышает четвертую часть всей территории страны.
Подобные пропорции характерны для всего земного шара в целом. Что же мешает и дальше расширять посевные площади, вовлекать новые территории в производство продуктов питания для растущего населения Земли? Ответ очень простой - главные препятствия чинит сама природа. Все, что можно было легко распахать и засеять, человек давно уже распахал и засеял. Остались горы, леса, пустыни, болота, остались земли с бедными почвами. Проще говоря, остались те земли, которые природа не пожелала так, задаром подарить земледельцу. Эти земли или вообще невозможно отобрать у дикой природы и приспособить для выращивания нашего хлеба насущного, или если и можно освоить и использовать в сельском хозяйстве, то только ценой большого труда, ценой затраты огромных сил и средств.
Освоение безнадежных, казалось бы, земель для сельского хозяйства есть новая важная форма взаимоотношений человека с природой. И снова одним из важнейших резервов могут быть земли, которые мы сегодня называем пустынями. Заметная часть этих земель реально может быть превращена в поля и сады. Особенно важно, что земли эти находятся в очень теплых районах. Во многих из них в принципе могут выращиваться фрукты и овощи, причем в таких количествах, которые обеспечат стране изобилие не только яблок, вишен и томатов, но и апельсинов, винограда, гранатов, арбузов и дынь.
Несколько слов еще об одной сфере взаимодействий с нашим прекрасным партнером - с природой. Несколько слов о климате. Может показаться, что в данном случае слово "взаимодействие" не очень уместно, поскольку фактически происходит не взаимное действие, а одностороннее - климат воздействует на нас, мы же пока бессильны оказывать на него какое-либо серьезное влияние.
Конечно, столь могучие процессы, как формирование погоды, климата, не подвластны нам в такой же степени, как, скажем, выведение новых сортов хлопчатника или улучшение химического состава почвы. Но и считать человека совершенно пассивным пользователем сложившихся климатических условий тоже не следует. Активность человека проявляется в том, что он научился хорошо приспосабливаться к трудным природным условиям, научился жить и работать в условиях, которые еще совсем недавно считались бы нетерпимыми. В числе первых примеров наряду с суровым Севером, с Арктикой и Антарктидой должен быть назван и суровый юг: пустыни, где человек работает, выращивает урожаи, выпасает стада, строит нефтепроводы, электростанции, заводы.
Активное отношение к климату, который нам предлагает природа, проявляется и в том, что человек научился менять климатические условия в некоторых пределах и пока в ограниченных районах. Например, научился в изобилии снабжать влагой территории, которые по сложившимся климатическим условиям должны быть засушливыми, пустынными. Или, наоборот, осушать территории, которые всегда оставались заболоченными. Наконец, проводятся опыты по непосредственному влиянию на некоторые климатические процессы, такие, как ускорение выпадания дождя из нависшего грозового облака или рассеивание тумана в сравнительно небольших объемах.
Приспосабливание человека к суровой климатической реальности началось тогда, когда наш далекий предок, спасаясь от холода, впервые укутался в звериную шкуру. Правда, этот приоритет может оспаривать сама природа. Очень давно, многие миллионы лет назад, природа стала разрабатывать средства, которые помогли бы живым организмам приспосабливаться к ее же собственным природным чудачествам - к климатическим непостоянствам, а также просто к широкому диапазону температур, в котором оказывались растения или животные, отправляющиеся осваивать огромную территорию планеты.
Но, как ни совершенна созданная природой система приспособления к разнообразным климатическим условиям, она одна не может в полной мере обеспечить существование человека во всем огромном диапазоне температур, встречающихся на земном шаре. Не будем говорить о рекордах: о жаре плюс 62 градуса в тени, зарегистрированной в Экваториальной Африке, и холоде минус 88 градусов, отмеченном в Антарктиде. Вспомним обычные, рядовые пятидесятиградусные морозы Якутии и обычную, рядовую сорокаградусную жару республик Средней Азии. Конечно, в таких условиях жизнь человека и особенно работа - дело непростое. Особенно если учесть, что во многих экстремальных районах человек развернул активную деятельность: добывает нефть, выращивает хлопок, прокладывает дороги.
И вот появляются проекты северных городов под стеклянными колпаками, где круглый год цветут пальмы и люди ходят в легких летних костюмах. В фантастических романах мечтают о рукотворных термоядерных солнцах, зажженных над тундрой и превративших суровые края в субтропические сады. Разрабатываются методы смягчения, облагораживания климата раскаленных южных пустынь. Наконец, создается мощный технический арсенал: машины, работающие при сильнейших морозах или в тропический зной, великолепно обогреваемые или при необходимости охлаждаемые внутри дома, атомные электростанции, которые могут создать энергетическое изобилие и в безжизненных просторах холодного Севера и жаркого юга. А изобилие энергии - это по необходимости искусственное тепло или искусственный холод, это, как принято говорить, комфортные условия жизни в любом климате. Вспомним и об активном реальном вмешательстве в недоступные, казалось бы, сферы действия климата. Наиболее масштабные действия человека относятся к районам пустынь, к орошению миллионов гектаров засушливых земель. Рукотворные реки - каналы - уже сейчас произвели серьезные сдвиги в климатических условиях огромных регионов. Впереди более радикальные изменения, связанные, например, с реализацией таких проектов века, как частичная переброска воды сибирских рек в пустынные, засушливые районы Средней Азии. Или использование льдов Антарктиды и Арктики для водоснабжения засушливых районов мира. В том, что такие фантастические проекты рассматриваются как реальность, отражены огромные возможности человечества воздействовать на климатические условия и предвидеть их последствия.
То, что человек научился хорошо жить и работать в суровых климатических условиях, а иногда даже в какой-то мере улучшать их, важно не только для людей сегодняшнего дня, но и для наших потомков. Им, возможно, придется бороться за стабильность земного климата и приспосабливаться к его заметным изменениям. Мы нередко сетуем на то, что климат меняется, что летом слишком жарко, а зимой слишком холодно. В этих жалобах как раз и отражен наш интуитивный оптимизм во взаимоотношениях с природой, уверенность, что природа не подведет, что окружающий мир должен быть и всегда будет таким, как сейчас, таким, как нам удобно.
А в действительности наш мир, в том числе и климат, в некоторых пределах изменяется, отклоняясь в ту или иную сторону от среднего, привычного для нас состояния. В частности, регулярные и точные наблюдения за погодой, которые начались в прошлом веке, позволили выявить очевидные изменения средних температур на Земле уже в течение нашего столетия. Так, в период с 1890 года до 1920 года на Земле наблюдалось явное похолодание. Оно сменилось потеплением, которое продолжалось до 1960 года. Максимум его в 1940 году был отмечен увеличением средней температуры воздуха на 1,5 градуса. Это немалая величина, ее достаточно для заметного изменения теплового режима многих районов планеты.
Изменения средних температур, которые горожанин воспринимает лишь как некоторое неудобство, могут иметь самые серьезные последствия для земледельца. Засушливое лето или сильные дожди во время уборки, недостаточно глубокий снежный покров и сильные морозы зимой, из-за которых промерзают семена и приходится пересевать озимые, холодная весна, задерживающая посевную, - вот некоторые климатические неприятности из большого их списка, в итоге заметные на нашем обеденном столе. Достаточно вспомнить знаменитую африканскую засуху, которая началась в 1968 году, продолжалась шесть лет и стала национальной катастрофой для многих африканских стран. В результате ее на одну треть уменьшилось зеркало огромного озера Чад, прекратились разливы крупнейших рек Нигера и Сенегала, высохло большинство питьевых колодцев, совсем исчезли временные водоемы, в которых накапливалась дождевая вода, опустошились пастбища, высохли и погибли кустарниковые заросли и лесные насаждения. Плодородные ранее земли перестали давать урожай, погибал скот, голодающее население покидало обжитые места. В этой климатической катастрофе погибло более 250 тысяч человек.
Самое трагичное, что у подобных процессов есть тенденция захватывать новые территории и вызывать процессы, как мы говорим, опустынивания на плодородных землях. Влияние человека может и должно выражаться в противодействии стихиям, в создании преград на пути опустынивания.
В наши дни искусственное орошение, мелиорация, мероприятия, направленные на борьбу с опустыниванием, проводятся в достаточно широких масштабах. Это неплохо дополняет наш оптимизм, нашу веру в то, что природа всегда была и будет союзником человека.
Как видите, для характеристики наших взаимоотношений с природой в части климата вполне применимо слово "взаимодействие". Позиция человека активна как в приспособлении к трудным климатическим условиям, так и в некоторой корректировке этих условий, пока, правда, в ограниченных масштабах и на ограниченных территориях. Но, к сожалению, кроме таких позитивных взаимодействий, направленных на то, чтобы улучшить условия жизни людей, имеют место и некоторые негативные воздействия человека на климат. Как, впрочем, вообще на окружающую среду, на нашу кормилицу природу.
На первый взгляд может показаться, что человек никак не может повлиять на климат всей планеты в целом. Хотя бы потому, что наши силы намного слабее грозных сил природы, формирующих погоду. Достаточно вспомнить, что суммарная мощность излучений, которые приходят к Земле от Солнца, 200 тысяч миллиардов киловатт. А мощность всех электростанций земного шара, где в значительной мере сосредоточено наше энергетическое могущество, 1 миллиард киловатт. Как видите, силы несоизмеримые, природа в 200 тысяч раз мощнее человека.
Но общая грубая сила еще не все. Даже чисто энергетическое, в частности, тепловое влияние на климат иногда все-таки возможно. Дело в том, что потребители энергии (а она в итоге в основном превращается в тепло) концентрируются на небольших площадях и здесь искусственные тепловые мощности приближаются к естественным. Из-за этого в большом городе температура, как правило, на 1-2 градуса выше, чем в его окрестностях. А ночью в безветренную погоду в большом городе может быть теплее даже на 6-8 градусов. Из-за таких температурных неравномерностей в районе городов возникают собственные ветры, так называемые местные бризы.
Однако прямое температурное влияние на климат далеко не самое страшное. Во много раз страшнее может оказаться косвенное влияние через так называемые промышленные выбросы в атмосферу. Разные вещества, попадая в атмосферу, меняют ее прозрачность в разных участках спектра, что в итоге влияет на мощность и спектральный состав солнечного излучения, которое доходит до земной поверхности, не застревая, не поглощаясь в атмосфере.
В числе веществ, которые сильно влияют на прозрачность атмосферы и в то же время в больших количествах выделяются бесчисленными бензиновыми двигателями, топками электростанций, металлургическими заводами и другими промышленными объектами, нужно назвать углекислый газ. Факты такого рода заставляют с особой бдительностью относиться к воздействию индустриального общества на природу, в последнее время проблемы взаимодействия человека с природой стали предметом пристального внимания ученых, государственных деятелей, международных организаций. И не случайно такой живой интерес мировой общественности вызывают экологические вопросы.
Согласно строгому определению одного из последних энциклопедических словарей экология - наука "об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой". Слово "экология" (от греческого "ойкос" - дом, жилище, местопребывание, родина) в словаре науки появилось недавно: примерно 110 лет назад его ввел в обиход известный немецкий зоолог Эрнест Геккель как название общей науки "об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования". Само же изучение отношений организмов с окружающей средой началось задолго до официального рождения экологии - история наблюдений и исследований в этой области восходит к трудам философов Древней Греции и Рима. В становление и развитие экологии внесли большой вклад многие видные ученые, причем глубокие исследования были сделаны и до того, как она сформировалась в самостоятельное научное направление. Достаточно вспомнить великий труд Чарльза Дарвина "Происхождение видов", в котором тщательно исследуются межвидовые и внутривидовые взаимодействия, а также взаимодействия видов с окружающей средой в процессе эволюции.
Особый авторитет экология завоевала в самые последние десятилетия, когда всем стало ясно, что это не только традиционная академическая область знаний, но и прикладная наука, которая может дать важнейшие практические рекомендации, что с развитием ее связано само наше существование на планете.
Современная экология взяла под контроль и отдельные виды растений или животных, и отдельные области их обитания, и всю биосферу в целом, то есть все пространство верхнего слоя: суши, океана и атмосферы, в котором существует жизнь. Экология изучает и целые биогеоценозы, или, иначе, экосистемы, сложные биолого-географические системы, где на определенной территории встречаются и взаимодействуют различные виды растительности и животных, необходимые им источники минеральных веществ и энергии, климат. В то же время экология скрупулезно исследует влияние отдельных факторов на жизнь биогеоценоза, например, влияние химического состава почвы и воды на жизнь растений. Или влияние экологических и психологических факторов на жизнь человека.
Бурное развитие науки и техники расширило диапазоны экологии. К ее традиционным направлениям, таким, как экология растений, экология популяций, то есть сообществ (ценозов), объединенных общей территорией, экология животных с ее многими частными направлениями, добавились такие области, как радиоэкология - она исследует влияние радиоактивных излучений на развитие живых организмов, следит за уровнем радиоактивности, чистотой окружающей среды. В самостоятельное научное направление сформировалась социальная экология, или экология человека, область, в которой в последнее время явно наметилось два подхода к стратегии нашего взаимодействия с природой.
Один из них пессимистический. Экологи-пессимисты рисуют довольно мрачные перспективы дальнейшего развития индустриального общества, считают необходимым резко ограничить либо вообще приостановить технический прогресс и дальнейшее экономическое развитие человечества. Пессимисты не видят спасения от надвигающегося истощения природных ресурсов, прежде всего энергетических, от растущего загрязнения окружающей среды отходами промышленного производства, от роста населения, которое должна прокормить Земля.
Оптимисты же хотя и с пониманием относятся к нынешним и будущим экологическим проблемам, однако не видят пока непреодолимых экологических трудностей, категорически отвергают попытки искусственно приостановить прогресс и, что самое главное, предлагают и осуществляют конкретные меры, предотвращающие экологический кризис. Оптимисты без трагических тупиков видят не только нынешнее, но и будущее сосуществование мощной развивающейся промышленности и природы. Одно то, что сейчас к этой проблеме приковано серьезное внимание, дает основание надеяться, что человечество не скатится в пропасть случайной, неожиданной экологической катастрофы. Конечно, необходимо помнить, что не только глубокие экологические исследования и понимание тонких механизмов воздействия человека на природу определяют возможности нашего гармоничного сосуществования с окружающей средой. Важнейшую роль здесь играет и социальный фактор. Огромную опасность для земной цивилизации представляет хищническое, без заботы о будущем отношение к природе, столь характерное для капиталистического общества. Жажда наживы, жестокая конкуренция, мораль потребительства, сиюминутного успеха, наконец, стихийность, неуправляемость экономики - вот те зловещие факторы, которые вынуждены вводить в свои исследования прогрессивные ученые капиталистических стран, разрабатывающие проблемы экологии.
В нашей стране, как и в других социалистических странах, охрана окружающей среды стала важнейшим элементом государственной политики. Плановое хозяйство, централизованное управление, коллективистские и гуманистические позиции, воспитанные у всего общества, - все это дает самые серьезные основания для оптимизма в оценке возможностей научного и технического прогресса, укрепляет веру в согласие и благополучие во взаимоотношениях с окружающей нас природной средой.
Эта книга и о некоторых экологических проблемах, связанных с пустынями. Один из аспектов взаимодействия человека с пустыней имеет исключительно важное значение для каждого жителя планеты. Достоверно установлено, что во многих районах Сахары, где сегодня властвуют раскаленные пески, несколько миллионов лет назад были густые тропические леса. Они стали жертвой сложного комплекса природных процессов, которые мы объединяем одним словом "опустынивание". Подобные процессы в определенных масштабах наблюдаются и в наше время. Если тщательно не изучить их, не найти методов борьбы с опустыниванием, то жертвой злой стихии могут стать многие ныне цветущие и плодородные края. Писатели-фантасты рисуют нам картины богатейшей марсианской цивилизации, а беспристрастные космические автоматы показывают Марс как гигантскую пустыню, завоевавшую практически всю планету. У авторов фантастических романов, видимо, есть все основания ввести в свои произведения главы, рассказывающие о том, как марсианская цивилизация стала жертвой недостаточного внимания к проблемам экологии, к своевременному изучению процессов опустынивания.
Но это, так сказать, негативная сторона дела. А у наших взаимоотношений с пустыней есть и немало важных позитивных аспектов.
Не будем пока говорить о мировых масштабах, отметим лишь, что площадь, занимаемая пустынями и полупустынями в нашей стране, почти в полтора раза превышает все наши посевные площади. Что с пустынями сегодня связаны не только интересы сельского хозяйства, но и промышленности. Современная пустыня - это место добывания нефти и газа. Это богатейшие источники минерального сырья, на базе которых развивается промышленность, в частности химическая и металлургическая. Это обширные районы с рукотворным мягким климатом, вместо еще недавно царившего испепеляющего зноя. Это также районы с высокопродуктивным сельским хозяйством, хлопковые поля, фруктовые сады, пастбища.
Современная пустыня, наконец, - это тот плацдарм, на котором человек так же, как и в других районах планеты, согласуя свои усилия с возможностями природы, создает энергетический, промышленный и сельскохозяйственный фундаменты своего будущего.
Желтые пятна на карте мира
Человека, который всю свою жизнь занимается географией, конечно же, трудно удивить описанием каких-либо географических объектов. Как будто все на нашей планете тебе уже более или менее известно. Многое пришлось повидать своими глазами. Я изъездил пустыни нашей страны, путешествовал по пустыням Северной Америки, побывал в пустынях Тар, Сахаре, Гоби. О многом рассказали фотографии, рисунки, иллюстрации к научным статьям и книгам. К этому нужно добавить снимки, полученные из космоса в последние годы, а также великолепные работы кинооператоров, которые, видимо, вообще засняли уже все уголки нашей планеты.
И вот в условиях такого информационного изобилия и, как казалось, абсолютной осведомленности мне недавно пришлось совершенно по-новому увидеть некоторые земные регионы. Этим я обязан летчику-космонавту Виталию Ивановичу Севастьянову, его очень интересному рассказу о трех космических полетах и, в частности, о последнем - на орбитальной станции "Салют-6". Мне и раньше не раз приходилось встречаться с космонавтами Георгием Тимофеевичем Береговым, Владимиром Александровичем Шаталовым, Константином Петровичем Феоктистовым, знакомиться с научными материалами, привезенными с орбиты, в частности, изучать сделанные из космоса фотографии тех или иных районов Земли. Снимки делали по просьбе геологов, географов, метеорологов, специалистов в области лесного и сельского хозяйства. Анализируя их, почти всегда удается извлекать новую полезную информацию. Постепенно доставляемые из космоса фотоматериалы стали привычными для специалистов, а иногда просто необходимыми. Во всяком случае, во многих комплексных исследованиях, связанных с геологией или географией, уже невозможно обойтись без них. И конечно, всегда интересно послушать комментарии к фотоматериалам самих "космических фотографов", тех, кто своими глазами видел нашу планету с трехсоткилометровой высоты.
Рассказ Виталия Ивановича Севастьянова как раз и касался его конкретных наблюдений поверхности Земли во время почти четырехмесячного пребывания на орбите. И естественно, что рассказ был насыщен географическими названиями, цифрами, датами, характеристиками применявшейся аппаратуры, словом, сухой и конкретной информацией. Но вот в какой-то момент космонавт как бы отошел от уже сложившейся у него схемы научного доклада и рассказал о некоторых личных, чисто человеческих ощущениях. И, в частности, о том, как, наблюдая в иллюминаторы плывшие "под крылом" материки и океаны, он в какой-то момент увидел нашу планету в совершенно новых для себя, непривычных масштабах.
- Представьте себе, - рассказывал Виталий Иванович, - что в один из иллюминаторов видны Уральские горы, над которыми пролетает станция, видно Каспийское море, Большой Кавказский хребет, Черное море... А в другом уже показался Скандинавский полуостров, выплывают Британские острова... Или такой пример - полет над Атлантикой. Вы видите знакомые очертания Африканского побережья, а с другой стороны видна Южная Америка, ее Атлантическое побережье, надрезанное Амазонкой... Конечно, мне и раньше, до своего первого полета в космос, приходилось видеть континенты в подобных масштабах, но, разумеется, на модели, на глобусе. И вот оказалось, что переход от модели земного шара к реальности, от картонного раскрашенного шара-глобуса к живым континентам, подернутым дымкой облаков, не есть какая-то чисто техническая операция. Это волнующее событие, оно приводит к постепенному появлению совершенно нового образа планеты. Образа, который потом часто предстает перед твоим мысленным взором, заставляя по-новому задумываться о проблемах и судьбах нашего очень небольшого в космических масштабах "шарика".
После рассказа Виталия Ивановича Севастьянова я сам, как, видимо, и многие другие люди, слушавшие космонавта, попытался представить себе не модель, а настоящую Землю в размерах большого глобуса. Скажу прямо, этот образ оказывается очень полезным, особенно когда задумываешься о каких-то общих закономерностях - географических, геологических или экологических. И я хотел бы пригласить вас, уважаемые читатели, призвав на помощь все свое воображение, совершить космический полет, разумеется мысленный, над Землей, всматриваясь в общие для многих континентов ландшафтные образования - в пустыни. Именно в расчете на такую космическую экскурсию мы назвали пустыни желтыми пятнами на карте мира. На физических географических картах, а также на физическом глобусе, где цветом отображается высота над уровнем моря, районы пустынь имеют разную окраску. Немало пустынных районов отмечены зеленой краской - они лежат на уровне моря. Очень многие пустыни на физической карте, в частности почти вся Сахара, отмечены желтым цветом - они находятся на огромных приподнятых плато, на высоте до нескольких сотен метров над уровнем моря. И наконец, есть на карте пустынные районы совсем коричневые - это высокогорные пустыни.
Ну а если смотреть не на карту, не на глобус, а на реальную Землю, то окажется, что многие пустыни большую часть года - очень скоро вы поймете, насколько важна эта оговорка, - имеют желто-желто-серую или серо-серо-желтую окраску, имеют цвет песка. Во всяком случае, в нашем путешествии мы будем видеть пустыни именно такими - желтоватыми. А если кому-либо из читателей посчастливится побывать в космосе, он сможет подкорректировать наши, так сказать, мысленные наблюдения, привести их в соответствие с реальностью.
Итак, старт. Надеюсь, он прошел без осложнений и без излишних волнений. Мы вышли на околоземную орбиту в точном соответствии с намеченной программой и, сделав несколько витков, адаптировавшись, можем начать наблюдения. В мысленном эксперименте все возможно, и будем считать, что над всей нашей планетой чистое голубое небо - никакой облачности вообще нет. Справедливости ради нужно заметить, что космонавты никогда не имеют столь благоприятных условий - обычно большая часть планеты задернута облаками.
Давайте в первый день не будем рассматривать и вносить в свой реестр какие-либо конкретные пустынные территории, а попробуем в целом оценить степень закраски земного шара тем или иным цветом.
Больше всего, конечно, на земной поверхности синего и белого цветов. Синего потому, что моря и океаны занимают примерно 71 процент земной поверхности, то есть на долю суши остается лишь 29 процентов. Ну а белого мы увидим много потому, что на Земле существуют постоянно действующие полярные шапки и в помощь им то в Северном, то в Южном полушарии работает зима-художница, рисующая в белых тонах. Во-первых, зимой заметно увеличивается поверхность морей и океанов, скованная льдами, а во-вторых, в зимние месяцы - для нашего северного полушария это главным образом декабрь, январь, февраль, март, для южного - май, июнь, июль, август, примерно 20-30 процентов суши того или другого полушария оказывается под снежным покрывалом. Разумеется, в нашем мысленном космическом полете и снег не будет препятствием для наблюдений - нажатием определенной кнопки на пульте корабля мы мгновенно уберем снежный покров с суши, во всяком случае, с главного объекта наших наблюдений - с пустынь.
Совершая виток за витком, попробуем сначала в самом общем виде оценить, насколько далеко зашло опустынивание земного шара. Уже с первого взгляда ясно, что желтого цвета на материках довольно много - примерно одна четвертая часть земной суши занята пустынями. Достанем из нашей бортовой библиотеки Географический справочник (он нам пригодится на все время наблюдений) и убедимся, что пунктуальные географы подтверждают замеченную нами пропорцию - из 149 миллионов квадратных километров суши на долю пустынь приходится около 37 миллионов, или 25 процентов. Земледелец перевел бы эту цифру в более привычные для себя единицы измерения и с горечью отметил, что пустыни занимают на Земле площадь, которая в 17 раз больше, чем вся пашня такой огромной страны, как наша.
И наконец, последнее наблюдение общего характера - мы замечаем, что пустыни в основном находятся в районах, тяготеющих к центральной экваториальной области земного шара. Обычно пустыне удается пройти лишь третью часть пути от экватора в сторону Северного или Южного полюса и очень редко несколько больше. Наш справочник говорит об этом точнее: в северном полушарии пустыни в основном расположены между 15-м и 35 градусами северной широты (напомним, что отсчет начинается от экватора, а весь путь от экватора до полюса - это 90 градусов), однако в некоторых районах пустыня добирается до 45-го градуса северной широты. В южном полушарии пустыни в основном лежат в границах от 13-го до 32-го градуса южной широты.
Но, пожалуй, хватит общих наблюдений и размышлений, пора начать знакомство с конкретными пустынями планеты.
С чего начнем? Какой континент выберем первым? Лучше всего, пожалуй, начать с Европы - она не утомит, не обременит наши первые наблюдения чрезмерной работой. Потому что в Европе пустынь почти нет. Но именно почти - у нас на Кавказе, в низовьях реки Куры, то есть в районе, прилегающем к Каспийскому морю несколько южнее Баку, мы с вами заметим небольшое желтое пятнышко. Сравнительно небольшой пустынный массив виден в северном Прикаспии да в Испании, если присмотреться, можно заметить несколько совсем маленьких пятнышек пустыни. В целом же в Европе на долю пустынь приходится лишь один процент территории, а это в 25 раз меньше, чем в среднем для планеты.
Пока мы вели записи в бортовом реестре пустынь, наш космический корабль оказался уже на другой стороне земного шара. Посмотрите, пожалуйста, в иллюминатор - под нами Австралия. И сразу видно, что здесь пустыням досталась огромная территория, чуть ли не половина всего континента. Причем значительная часть австралийских пустынь, а именно те, что заняли западную часть континента, находятся на некотором возвышении - на огромном плато высотой примерно 200 метров над уровнем моря. Некоторые пустыни поднимаются еще выше, вплоть до 600 метров. Среди пустынных равнин хорошо видны две горные складчатые системы с довольно высокими вершинами - отдельные достигают 1500 метров.
Сложный рельеф делит гигантскую австралийскую пустыню на несколько, так сказать, самостоятельных, автономных пустынь. Крупнейшая из них, Большая Песчаная пустыня, находится в северо-западной части континента, а чуть южнее раскинулась огромная Большая пустыня Виктория. Если бы мы наблюдали австралийские пустыни не в мысленном, а в реальном орбитальном полете, то отметили бы, что далеко не у всех у них желтый или серый цвет. В северной части Большой Песчаной пустыни пески имеют красно-бурую окраску, многие же другие районы покрыты не песком, а темным щебнем и галькой. Подобное отклонение от желтого мы заметим и в других случаях. Но не будем пока усложнять задачу, будем полагать, что все без исключения пустыни с орбиты видятся желтыми.
Есть в Австралии и несколько крупных песчано-галечных пустынь, есть пустыни, так сказать, чисто песчаные. Самая, пожалуй, крупная из них - это пустыня Арунта, или, иначе, пустыня Симпсона - она находится в центральной части континента, несколько ближе к западу.
К сожалению, космический полет не дает возможности долго разглядывать какую-либо часть земной поверхности. Удаляясь от Австралии, мы отметим на прощание, что разнообразные по структуре почв, по рельефу местности и климатическим условиям австралийские пустыни образуют, по сути дела, огромный единый пустынный блок, расположившийся в центральной, северной, южной и западной частях континента. Он занимает примерно 55 процентов всего Австралийского материка и в три раза превышает территорию Франции.
Сравнительно долгий - чуть ли не двадцатиминутный - полет над Тихим океаном, и вот мы уже подлетаем к Америке. Орбита нашего космического корабля выбрана так, что он сначала проходит над Северной Америкой, а потом, через несколько витков, над Южной. Но чтобы не дробить описание пустынь единого Американского континента, забудем об этом вынужденном перерыве и начнем наш мысленный осмотр всего Нового Света сверху вниз - с севера на юг.
Все пустыни Северной Америки в основном расположены в западной части континента и их можно разделить на четыре группы. Самые северные пустыни Большого Бассейна, к ним с юга примыкает пустыня Мохаве и еще южнее - Сонорская пустыня. Они образуют как бы единый блок, а несколько в стороне от него, в основном на территории Мексики, находится четвертая пустыня - Чиуауа. Она в отличие от трех ранее названных находится уже не на западе, а скорее в середине континента, примерно на одинаковом расстоянии от Атлантического и от Тихого океанов. Северная часть этой пустыни попадает в США. Точнее, в штат Техас, а южная добирается чуть ли не до самой столицы Мексики - до Мехико.
Большой Бассейн - это огромное горное плато, северная часть которого находится в Канаде, а южная - в Соединенных Штатах. Почти со всех сторон Большой Бассейн окружен высокими горами - с запада проходят Кордильеры, с востока - Скалистые горы. Да и сам Большой Бассейн имеет сложный рельеф, пустынные районы забираются на высоту более тысячи метров и опускаются почти до уровня моря. Западный блок пустынь - Сонорской, Мохаве и Большого Бассейна - довольно близко подходит к таким городам, как Юма, Сан-Диего, Лос-Анджелес и даже Сан-Франциско. Пустыни занимают значительную часть штатов Невада, Юта, Аризона, некоторую часть штатов Калифорния, Орегон, Айдахо. Для пустынь этого района характерны равнинные плато, прорезанные морщинами глубоких каньонов. В их числе, кстати, широко известный Большой каньон, или, иначе, Грэнд-каньон, так хорошо описанный Ильфом и Петровым в их "Одноэтажной Америке":
И дальше из той же книги: "Слово "пустыня" часто употребляют как символ однообразия. Американская пустыня необычайно разнообразна. Через каждые два-три часа внешность пустыни изменялась. Пошли холмы и скалы, имеющие форму пирамид, башен, лежащих слонов, допотопных ящеров. Но впереди нас ожидало еще нечто более замечательное. Мы въезжали в огороженный колючей проволокой заповедник окаменевшего леса... На этом месте несколько десятков миллионов лет тому назад рос лес. Не так давно этот лес нашли в виде поваленных окаменевших стволов. Это поразительное зрелище - посреди пустыни в великой тишине лежат стволы деревьев..."
Я привожу этот отрывок частично для того, чтобы словами писателей отметить особое разнообразие северо-американских пустынь, связанное со сложным рельефом местности. Но и главным образом для того, чтобы лишний раз напомнить об агрессивности пустынь, об их умении уничтожать прекрасные зеленые леса, наступать на территории жизни, превращать их в территории смерти.
В северной части пустыни Мохаве есть межгорная впадина, называемая Долиной Смерти. Она находится на глубине 60 метров ниже уровня моря, отличается очень высокой средней температурой и низким уровнем осадков. В тени была отмечена жара около 58 градусов, что очень близко к мировому рекорду в плюс 62 градуса, который пока держат пустыни Северной Африки.
Страшное название "долина смерти" имеет свою историю, совсем недавнюю. В середине прошлого века Америку охватил очередной приступ золотой лихорадки. На этот раз полчища золотоискателей двинулись в Калифорнию - здесь, как говорили компетентные люди, на каждом шагу можно найти и песок, и самородки. Среди конкретных мест, где можно быстро обогатиться, называлась небольшая пустынная долина между горами Амарагаса и Панаминт, расположенная в Калифорнии на самой ее границе со штатом Невада. И вот большой отряд золотоискателей отправляется туда. Нашел ли кто-либо из них золото в той пустыне, неизвестно. Но хорошо известно, что через несколько дней люди, измученные страшной жарой, стали блуждать по пустыне, не в состоянии выбраться из нее. Многие так и пропали там, а кто-то из нашедших дорогу на прощание крикнул: "Будь ты проклята, долина смерти!" Так и осталось на географических картах это название, к которому потом добавилось несколько не менее мрачных имен - "каньон гроб", "проход мертвеца", "ворота ада", "ущелье гремучей змеи". А еще пошли легенды об отравленных источниках, ядовитых испарениях, москитах, способных загрызть человека.
Нужно сказать, что Долина Смерти хотя и малоприятное место, но не более, чем многие другие пустыни. Прежде всего, она очень мала - в длину пески и каменистые покрытия тянутся всего на двести с лишним километров, в ширину - километров на пятьдесят. В пустыне много красивых мест, особенно на склонах обступивших ее гор, поэтому в зимние месяцы сюда направляются многочисленные группы туристов. Рядом с пустыней можно увидеть потухший вулкан Убехебе, кратер его заполнен застывшей лавой. Или каньон Титус, который имеет глубину 300 метров и тянется на 20 километров. В центре пустыни небольшое озеро с очень соленой водой, где несмотря ни на что живет маленькая креветка ширмс. В пустыне 22 вида уникальных растений, 17 видов ящериц, 20 видов змей. В предгорьях еще недавно жило много индейцев, сейчас их осталось всего 30 человек. А во время золотой лихорадки поселились старатели. Некоторые из них действительно находили золото, но, видно, очень немного, потому что вскоре все золотоискатели покинули Долину Смерти. И как память о том времени в горах пасутся потомки брошенных вьючных ослов, сейчас совершенно дикие животные, хорошо приспособившиеся к трудным условиям жизни. Побывали в этих местах и археологи. Они установили, что 20 тысяч лет назад Долина Смерти была наполнена жизнью: было много разных животных, пышная растительность, поселения человека.
Так что название, данное этой маленькой пустыне, в значительной мере преувеличение. Оно, видимо, лучше подошло бы к другой не очень далеко отсюда находящейся пустынной территории в штате Невада, где почти ровно через сто лет после гибели золотоискателей произошло другое событие, тоже трагическое, но совсем иных масштабов. Недалеко от Лос-Аламосо, в районе деревни Оскуро, что означает "темная", вдали от человеческих глаз 16 июля 1945 года в условиях чрезвычайной секретности была взорвана закрепленная высоко на металлической башне первая атомная бомба.
Наш полет продолжается, и корабль быстро уносит нас от страшного места в пустыне, ставшего первым звеном цепочки атомных трагедий. Исчезают из поля зрения желтые тона пустынного штата Невада, и наступает, видимо, момент вообще прощаться с Северной Америкой. Бросив последний взгляд на слившиеся в единый блок желтые пятна пустынь Большого Бассейна, Мохаве и Сонорской и на расположившееся в некотором отдалении тоже немалое желтое пятно пустыни Чиуауа, перенесем свой взор в южное полушарие.
Нужно сказать, что в Южной Америке, как и в Северной, пустынь сравнительно мало, на их долю приходится примерно 10 процентов территории суши, а это в два раза меньше, чем в среднем на планете. Пролетая над Южной Америкой, мы видим не только желтые пятна, но узкие желтые ленты - многие пустынные территории тянутся сравнительно узкой полосой вдоль Тихоокеанского побережья. Сразу же за ними начинаются высокие горные хребты Кордильер и Анд. Самая крупная из прибрежных пустынь - Атакама, она находится на территории Чили и тянется с севера на юг более 1000 километров в виде извилистой ленты шириной примерно от 80 до 160 километров.
Мы видим на западном побережье континента несколько небольших желтых пятен - это пустынные территории, прилегающие к руслам рек, которые стекают с Кордильер. И еще видим три довольно больших желтых пятна. Одно из них на севере - это пустыни, расположенные на территории Перу, своего рода северное продолжение Атакамы.
Чилийско-перуанские пустыни в основном находятся на большой высоте. Если двигаться с севера на юг, то мы увидим, как пустынные территории поднимаются сначала на высоту около 1000 метров, затем - где-то в районе 12 градусов южной широты - на высоту до 1600 метров, а в районе 15 градусов южной широты уже до 220 метров и, наконец, еще южнее, на территории Чили, нам предстают совсем уже высокогорные пустыни - они находятся на высоте 3000-3200 метров над уровнем моря. Дальше на юг полоса пустынь снова снижается.
Довольно большое желтое пятно мы замечаем на юге Южноамериканского континента, на территории Аргентины. Это горные пустынные территории на знаменитом Патагонском плато (помните "Дети капитана Гранта"? - "Патагония, Патагония!.."), они в основном расположены на высоте 600 метров над уровнем моря и покрыты базальтовыми лавами, каменистыми и песчаными наносами, среди которых, как это нередко бывает в других пустынях, поднимаются кряжи древних кристаллических пород.
И третье довольно крупное желтое пятно - это пустыня в самом восточном районе континента, на территории Бразилии, в низовьях реки Сан-Франциску (не путать с городом Сан-Франциско!). Наш космический корабль движется на восток, и, когда последняя пустыня Американского континента еще остается в поле нашего зрения, на другой стороне Атлантического океана мы уже видим очертания континента, покрытого огромными желтыми пятнами. Это Африка.
Хотя происхождение самого названия "Африка" до конца не выяснено, есть основания предполагать, что оно происходит от латинского "африя", что означает "безморозная", Если действительно какой-нибудь римлянин дал материку такое название, можно считать, что он не ошибся - Африка самый жаркий континент земного шара.
Главная пустыня Африки - Сахара, она занимает почти всю северную часть континента и раскинулась от Атлантики чуть ли не до самого Нила на площади в семь миллионов квадратных километров. Раньше, пытаясь представить себе размеры той или иной территории, мы сравнивали ее с большой европейской страной - с Францией. Пользуясь этой "единицей измерения", отметим, что Сахара по своей площади занимает примерно 16 таких стран, как Франция.
Не так давно огромные территории Северной Африки, в том числе и Сахара, на политических картах мира были окрашены в тот же цвет, что и Франция. Это были французские колонии. Сегодня, когда Африка практически покончила с колониализмом, на севере континента начинают свой трудный путь в историю молодые суверенные африканские государства Марокко, Алжир, Тунис, Мавритания, Нигерия, Чад, Мали, Ливия и другие. Для них научные проблемы, связанные с освоением пустынь и с противодействием опустыниванию, - важнейшие государственные проблемы.
В общем-то Сахара не смотрится как одно большое желтое пятно. Это скорее множество больших и малых пустынь, сложным образом слившихся в единую систему. Нередко их разделяют горные массивы с довольно высокими вершинами, они хорошо видны, хотя сама Сахара в основном тоже лежит на возвышении, на гигантском горном плато. Пролетая над пустыней, можно увидеть высокие горные вершины - высота их превышает три тысячи метров. Одну из вершин - потухший вулкан Эми-Куси - вы наверняка узнаете по огромному черному кратеру, который, как подсказывает нам бортовой справочник, имеет диаметр 12 километров. Хорошо заметны и "горы наоборот" - впадины. Одна из них - самая глубокая сухая впадина на нашей планете - Каттара, ее дно на 150 метров ниже уровня океана.
Сразу же за Эми-Куси еще одно огромное желтое пятно, которое тянется чуть ли не до самого Средиземного моря и до мощной африканской артерии - реки Нил. Пятно кажется продолжением Сахары, но в действительности это уже совсем другая - Ливийская пустыня, одна из крупных пустынь Африки. Во многих местах поверхность Сахары изрезана какими-то блеклыми извилистыми линиями, похожими на реки. Это вади - русла, которые наполняются водой лишь после редких дождей, а через несколько дней или даже через несколько часов снова высыхают. А ведь было время, географы точно установили это, когда нынешние совершенно сухие вади прорезали африканские просторы полноводными реками. Находят в Сахаре и впадины, которые в те времена были большими или малыми озерами. На дне бывших водоемов обнаруживают довольно мощные отложения из остатков озерных обитателей, в частности, моллюсков. Все это лишний раз напоминает, что когда-то климат Сахары был достаточно мягким и влажным. И то, что мы видим сейчас, - результат многовекового опустынивания, результат работы зловещих стихий, которые и сейчас еще пытаются делать свое черное дело. Если повезет с освещением, мы заметим, что песчаные поверхности некоторых районов Сахары совершенно гладкие, как будто кто-то вылил желтую краску на гладкое блестящее стекло. А в других местах на ярком песке видны складки - это дюны, барханы, высота которых здесь доходит до 300 метров. И еще хорошо видны в самых разных местах пустыни, особенно на ее окраинах, густые зеленые пятнышки. Это оазисы, поселения, возникшие в районах, где есть родники, артезианские колодцы или другие источники воды. Особенно много зеленых пятен на северных окраинах пустыни. Кто-то подсчитал, что на зеленых островках, созданных трудом человека в желтом песчаном океане, растет 12 миллионов финиковых пальм.
Покидая Африканский континент, бросаем взгляд на его южную часть, точнее, юго-западную. Еще одно не очень большое пустынное образование, испещренное довольно высокими горными структурами. Пустыня Калахари видится нам не желтой, а красной из-за значительного содержания железа в песке, и все железистые пески, имеющие красную расцветку, геологи так и называют песками калахарского типа.
Недалеко от Калахари, которая лежит на горном плато высотой около 1000 метров, находятся две сравнительно небольшие пустыни. Пустынная территория Большое Карру, расположенная на еще более высоком плато, и сравнительно низкая, занявшая часть побережья Атлантического океана пустыня Намиб. Сверху нам была бы хорошо видна явная, так сказать, полосатость Калахари и Намиба: огромные, до 200-300 метров высотой, песчаные волны многокилометровой протяженности.
Однако мы что-то засмотрелись в южную сторону и чуть было не прозевали торжественный момент - наш корабль покидает Африканский континент. На прощание мы увидим два почти слившихся желтых пятна, протянувшихся с севера на юг между Нилом и Красным морем. Это Аравийская пустыня, которая начинается почти у самого Каира, и следующая сразу за ней в южном направлении Нубийская пустыня. Обе они, как почти все пустыни Африки и многие пустыни мира, находятся на некотором возвышении. По мере приближения к Нилу эти плато понижаются, а у самого берега реки образуют крутой уступ. На этом уступе в Аравийской пустыне недалеко от Каира мастера Древнего Египта высекли великолепные архитектурные ансамбли, такие, как храм Царя Рамсеса и храм Нефертити. Аравийская и Нубийская пустыни подходят почти к самому Красному морю, а по другую сторону его видны новые желтые пятна, в том числе и очень большие. Но это уже Азия, Аравийский полуостров.
Пустыни самого большого полуострова в мире смотрятся как продолжение африканских пустынь - их разделяет лишь сравнительно узкая полоска Красного моря. Кажется, что какой-то малыш просто провел бороздку на большой куче песка. Аравийский полуостров когда-то действительно составлял одно целое с Африканским континентом. В результате гигантских перемещений суши он отломился и отошел от Африки, в образовавшуюся длинную узкую щель хлынули воды Индийского океана, и щель эта стала Красным морем.
Азия - континент огромный, но почти все его пустыни видны на одном витке космического полета. Они вытянулись как бы единой полосой от Красного, Средиземного и Каспийского морей и почти до самого Тихого океана. Полоса эта, конечно, не ровная. Местами желтые пятна уходят на север, местами на юг, между ними видны горные хребты, районы плодородных полей, озера, огромные массивы лесов. И все же чувствуется, что пустыни Азии, значительная часть которых тоже приподнята над уровнем океана и тоже как бы перемешана с горами, тяготеют к экватору. Будто кто-то, обмакнув гигантскую кисть в желто-бурую краску, небрежно прочертил широкую рваную полосу по всей длине огромного Азиатского континента.
Сам Аравийский полуостров смотрится как одна огромная пустыня. С первого взгляда даже не всегда увидишь, что она разделена на части горными образованиями, отдельные районы полуострова различаются геологическим строением, и эти различия при осмотре с космической высоты проявляются в несколько разном по цвету и по фактуре глиняном, каменистом или песчаном покрытии. Хорошо видны уже знакомые нам сухие древние русла - вади. Здесь они превратились в ущелья глубиной в несколько десятков метров. Все эти "разделительные сооружения" дают основание числить на Аравийском полуострове несколько больших пустынь и довольно много малых: огромная песчаная пустыня Руб-эль-Хали на юге полуострова и большая пустыня Нефуд, добравшаяся почти до самого Мертвого моря; пустынный Синайский полуостров, Сирийская пустыня Эль-Хаса на побережье Персидского залива. Если всмотреться, можно увидеть длинные корабли в портах Аравийского полуострова, Персидском заливе и других прибрежных водах. Корабли имеют самое прямое отношение к желтым пятнам, которые мы внимательно рассматриваем. Это танкеры, они вывозят нефть, в больших количествах добываемую в пустынях Аравии.
Пролетев над Персидским заливом, мы окажемся над пустынями Иранского нагорья на территории Ирана, Афганистана и Пакистана. Они почти со всех сторон окружены горами - с севера горная система Эльбрус (не путайте с вершиной Эльбрус на Главном Кавказском хребте), на северо-востоке - Копетдаг, на востоке Сулеймановы горы, на юге Бахтиарские горы и еще несколько горных систем. В пустынях Иранского нагорья Деште-Кевир, Деште-Лут не видно зеленых пятнышек, не видно оазисов или иных населенных территорий. Это почти необитаемые пустыни.
Подлетая к высочайшим в мире горным массивам Гималаев, мы, как тот сказочный витязь, видим перед собой "три дороги", три больших желтых полотна. Мы летим с запада на восток, и, если "направо пойдешь", то есть посмотришь в южную сторону, увидишь две желто-серые пустыни Тар и Тал в равнинных районах Индии. Если "налево пойдешь", то есть посмотришь в северную сторону, то увидишь Каракумы, Кызылкумы и другие пустыни нашей Средней Азии, на которые мы пока не будем обращать внимания. Почему? Об этом вы узнаете чуть позже, на следующем витке нашей космической кругосветки. Мы выбираем вариант "прямо пойдешь". Промчавшись над Гималаями, которые хотя и самые высокие в мире, с нашей высоты выглядят великолепными резными бугорками, видим перед собой величайшие высокогорные пустыни Центральной Азии.
Сначала в иллюминаторе проплывает крупное пятно пустыни Такла Макан, одной из самых больших на земном шаре. Мы летим над ней очень долго, почти две минуты, - пустыня тянется с запада на восток более тысячи километров. Включив бортовой пескомер - на борту фантастической орбитальной станции есть любая измерительная аппаратура, - мы определяем, что слой песка в этой пустыне имеет толщину около трехсот метров. Зато у следующей пустыни, Бэйшань, мощность песчаного покрова всего 20-30, а кое-где и 10 метров. Взглянув мимоходом на другие крупнейшие пустынные образования, мы наконец подлетаем к высокогорной пустыне Гоби.
Это монгольское слово переводится как "безводное место" и имеет тот же смысл, что и наше - "пустыня". Так что само название "пустыня Гоби" есть нечто вроде выражения "масляное масло". Гоби - целая цепочка пустынь, разместившихся на юге Монгольской Народной республики и на севере Китайской Народной Республики: Гаушаньская Гоби, изрезанная лабиринтами широких лощин и скалистыми гривами, поднимающимися на десятки метров над каменистой равниной; здесь и Джунгарская Гоби, разделенная возвышенностями на три автономные пустыни - Бортень-Гоби, Номин-Гоби и Нарин-Хуху-Гоби. И, наконец, последнее пустынное пятно, Восточная Гоби, к которой, как правило, относят и общее название - пустыня Гоби.
За пустыней Гоби желтых пятен нет. Да и вообще под нами проплывают последние, как кажется, районы суши и впереди открывается гигантский голубой массив. Это Тихий океан. Теперь мы можем отдохнуть. Как и всякий искусственный спутник Земли с так называемой низкой орбитой, то есть совершающий полет на высоте 300-400 километров, наш космический корабль делает полный виток вокруг земного шара примерно за полтора часа. Значит, можно отдыхать примерно час - после этой паузы мы вновь окажемся над пустынями советской Средней Азии, разговор о которых мы отложили именно на этот виток. Дело в том, что путешествие наше пора завершать. Мы осмотрели все континенты, где есть пустыни, - Европу, Америку, Австралию, Африку, Азию. И поэтому на последнем витке, бросив взгляд на свои собственные пустыни, мы в одной из них совершим посадку и вернемся домой.
Обычно наши космические корабли приземляются в пустынной местности в нескольких стах километрах южнее Караганды. Мы же выберем для посадки южную часть Каракумов, а точнее, участок огромной пустыни, который вплотную подходит к столице советского Туркменистана - к Ашхабаду, где находится крупнейший в нашей стране научный центр по изучению пустынь - Институт пустынь Академии наук Туркменской ССР. В Ашхабаде немало других организаций, имеющих самое прямое отношение к изучению и освоению пустынь. Наконец, советский Туркменистан - республика, для которой имеет самое первостепенное, в буквальном смысле слова жизненное значение все, что касается взаимодействий человека с пустынями, - на их долю приходится здесь более 80 процентов территории. Вот почему именно в столице Туркменистана мы сможем получить эффективную помощь в знакомстве с пустынями нашей страны, их использованием на благо человека, в ознакомлении с мерами, которые принимаются, чтобы противостоять опустыниванию.
Среднеазиатские пустыни имеют четкую границу на западе - это Каспийское море. С юга они явно ограничены многими горными хребтами, протянувшимися вдоль наших южных границ с Ираном, Афганистаном и Китаем. На севере область пустынь смыкается со степными районами, в частности, с районами распаханной казахской целины. Наконец, о восточных границах вообще трудно говорить - весь блок среднеазиатских пустынных земель смотрится с космической высоты как гигантский и несколько деформированный остроугольный треугольник, основанием своим упирающийся в Каспийское море, а острием в Алтайские горы - небольшие желтые пятнышки пустынь доходят до самого озера Зайсан, которое находится примерно на том же меридиане, что и Новосибирск.
Большое желтое пятно, причудливо разрисованное мелкой рябью барханов, начинается прямо от Каспия и широким фронтом идет на восток. Это Каракумы, в переводе на русский Черные пески. Восточная граница Каракумов, прорезавшая пустыню с юга на север река Амударья, или Джейхундарья, что в переводе означает Бешеная река, и мы с вами убедимся, что народ зря не дает названий рекам, горам или пустыням. Во всяком случае, Амударья свое имя оправдывает полностью, а в прошлом оправдывала его и подавно. А сейчас придется повторить азбучную истину: образованная слиянием горных рек Вахша и Пянджа, начав от южных горных массивов и проделав по пустыне путь почти в полторы тысячи километров, Амударья впадает в Аральское море. Сверху нам хорошо видно, как у самого моря река разделяется на несколько рукавов, образуя довольно широкую дельту. Амударья впадает в Аральское море с юга, а с севера, точнее с северо-востока, в него вливает воды другая крупнейшая река Средней Азии - Сырдарья. Она тоже начинается в горах далеко на юге, примерно на тысячу километров восточнее истоков Амударьи. Так почти параллельно и идут реки с юга на север или, точнее, с юго-запада на северо-запад. А желтый прямоугольник шириной примерно в 600-700 километров, ограниченный реками, есть пустыня Кызылкум - Красные пески. По своей площади Красные и Черные пески почти одинаковы, каждая из них больше, чем такая страна, как Италия или Великобритания.
Присмотритесь внимательно, и вы увидите, что восточная граница пустыни Кызылкум образована не только сравнительно широкой, в мелких извилинах ниткой Сырдарьи. Рядом с ней, иногда пересекая русло, иногда несколько удаляясь от него, идет еще одна, более тонкая, более прямая линия. Это прорезавшая всю пустыню сверху вниз железная дорога, связывающая Среднюю Азию с европейской частью страны, - она идет от Москвы через Пензу, Куйбышев, Актюбинск, легко касается Аральского моря и, почти выбравшись из пустыни, на станции Арысь разветвляется. Одна линия идет на восток - на Фрунзе и Алма-Ату, другая продолжает двигаться на юг и потом поворачивает на запад - через Ташкент уходит на Самарканд, Бухару, Душанбе, Ашхабад, Красноводск.
В наше время народ все больше старается летать самолетами, а не ездить поездами. Особенно на большие расстояния. Признаюсь, я и сам в последние годы путешествую только с помощью Аэрофлота. Но вот прошлой зимой, потеряв надежду дождаться летной погоды, я отправился из Москвы в Ашхабад поездом-экспрессом "Туркменистан".
Много лет назад мне достаточно часто приходилось ездить по этой железнодорожной магистрали, но против всяких ожиданий, видимо после долгого перерыва, я не просто с интересом, я даже с каким-то волнением смотрел на подмосковные леса, на поля Поволжья, закаспийские степи, на пески Каракумов, синеющий в отдалении хребет Султануиздаг и оросительные каналы низовьев Амударьи. А мой сосед по купе, впервые ехавший железной дорогой в Среднюю Азию, буквально не отходил от окна и, хотя казался человеком спокойным и абсолютно уравновешенным, всякий раз реагировал на смену пейзажа взволнованными возгласами. "В Болгарии отдыхал, - признался он мне позже, - в Польшу и ГДР в командировку ездил и никогда не думал, что такие красоты, такую экзотику можно увидеть за два дня поездки поездом... Следующий отпуск никакой заграницы. На Казанский вокзал и вперед - в неизведанные края нашей собственной Средней Азии!" Думаю, что в этом эмоциональном всплеске есть определенное рациональное зерно. Во всяком случае, по-моему, каждый человек должен хотя бы раз в жизни проехаться по железной дороге в Среднюю Азию. Хотя бы раз в жизни.
Долгие годы дорога, идущая из Заволжья через Приаралье и Кызылкумские пески, была единственной железнодорожной магистралью, связывавшей Среднюю Азию с другими районами страны. Но вот в годы первых пятилеток был построен Турксиб - дорога, соединившая Среднюю Азию, или, как ее тогда называли, Туркестан, с Сибирью. На фоне желтых красок пустыни с орбиты четко виден Турксиб и связанные с ним дороги, построенные несколько раньше и позже. Вот черная полоска рельсовых путей уходит от Арыси на восток, доходит до Алма-Аты и дальше устремляется на северо-восток через Семипалатинск и Барнаул к Новосибирску. Для нас железнодорожная линия Арысь - Барнаул особо интересна. Она оказалась своего рода южной границей пустынь восточной части Средней Азии и Казахстана. Южнее железной дороги мы видим бесчисленные ниточки рек и речушек, прорезающих плодородные долины с очень небольшими скальными вкраплениями. А северней дороги большие желтые пятна пустыни Муюнкум, затем плоскогорье Бетпак-Дала с пустынными территориями северной Голодной степи. Более известная южная Голодная степь совсем иная территория, это часть Кызылкумов, примыкающая к левому берегу Сырдарьи. Дальше на восток над Турксибом тянутся пески Сары-Ишик Отрау, восточнее которых видны уже совсем небольшие желтые пятнышки - Аралкум, Люккум Пучук, Таукум, Сарыкум и под конец Зайсанские пески.
То, что сверху виделось едиными желтыми пятнами - пустыни Каракум и Кызылкум, в действительности тоже включает в себя несколько отдельных образований. Они либо примыкают к большим пустыням, либо подходят к ним на сравнительно близкие расстояния, либо даже входят в состав этих пустынь и имеют не только определенные геологические особенности, но и собственные названия. Севернее Аральского моря находятся совершенно самостоятельные пустыни Большие и Малые Барсуки. А восточнее - Приаральские Каракумы, которые почти сливаются с Кызылкумами. На западе Каракумов, на самом побережье Каспийского моря, несколько небольших пустынь - Октумкум, Прикаспийские Каракумы, Сайнаксак, Челекенские пески и другие. Севернее песчаных массивов Каракумов на возвышенности Устюрт лежат пустынные области с глинистыми, а еще севернее с гипсовыми почвами. Если разобраться, то в самих Каракумах можно выделить географические районы, имеющие свои названия и заметно различающиеся и рельефом, и почвами, и климатом.
Но здесь мы, пожалуй, отклоняемся от намеченной программы, начинаем входить в детали, которыми нам предстоит заняться несколько позже. Сейчас программа предусматривает завершение беглого осмотра среднеазиатских и казахстанских пустынь и возвращение на Землю.
Включаются тормозные двигатели... Переходим на траекторию спуска... Входим в атмосферу - за иллюминатором полыхает огонь... Наш космический корабль сходит с орбиты... Раскрывается парашют... Мягкая посадка...
Здравствуй, Земля! Какое удивительное преобразование масштабов - территория, которая только что казалась небольшим сравнительно желтым пятном, стала бескрайней равниной, она уходит за горизонт, и словно конца нигде нет этому желтому песчаному морю. Ну что ж, теперь мы видим земные просторы в тех размерах, к которым наши предки привыкали тысячелетиями. И земные километры не отмеряются секундами полета - их надо прошагать или в крайнем случае проехать, всякий раз примечая, что пространства, где живет и работает человек, достаточно велики.
Пустыня на тысячу лиц
Что такое пустыня? Какие бывают пустыни? Как пустыня стала пустыней? Как человек изучал ее? Что она может дать человеку? Каким способом пустыня завоевывает новые территории?
Попробуем ответить на эти вопросы, но сразу же предупредим: кое-что нам придется рассматривать упрощенно, очень упрощенно и, может быть, даже слишком упрощенно, оставляя в стороне некоторые важные и интересные подробности и нередко заменяя строгие научные формулировки вольным их пересказом.
Пытаясь ответить на первый вопрос, для начала обратим внимание на то, что само слово "пустыня" допускает очень широкое толкование. В разговорной речи им смело можно обозначать и безжизненные просторы Антарктиды, и промерзшую тундру Севера, и раскаленные пески Сахары, и скалистые склоны горных хребтов. В этих местах везде пустынно - безжизненно и пусто. Правда, большинство людей со словом "пустыня" связывает более узкое понятие: пустыней, как правило, называют песчаные равнины с редкой растительностью, лишенные пресной воды. Однако, и мы уже это мельком заметили во время нашего космического полета, пустыня может быть не только песчаной, но и щебенистой, как, например, некоторые районы австралийской Большой пустыни Виктории. Или гипсовой, как районы Устюрта, прилегающие к заливу Кара-Богаз-Гол. Или просто глинистой, как южная окраина Каракумов. Так что песок хоть и характерен для большей части пустынных районов, но его нельзя считать достаточным или необходимым признаком пустыни.
Пожалуй, наиболее характерный признак пустыни - ее чрезвычайная засушливость и связанная с недостаточностью влаги относительная безжизненность. Оговорка "относительная" совершенно необходима, так как даже в самой безжизненной пустыне есть свой растительный мир, своя фауна. Просто из-за трудных жизненных условий животный и растительный мир пустыни намного бедней, чем в районах с обилием влаги. Бедней и количественно, и, так сказать, по ассортименту. Одним словом, если мы тщательно поразмыслим, подытожив то, что видели во время своего полета, и то, что читали о пустыне раньше, постепенно, отбрасывая лишние слова, литературные красивости и эмоциональные оценки, сами придем к короткой формуле, составленной из определений энциклопедических словарей: пустынные зоны - это тяготеющие к тропикам территории с сильно разреженной растительностью или почти без нее, отличающиеся малым количеством осадков и очень засушливым климатом. Обратите внимание, что наше словарное определение говорит не о пустынях, а о пустынных зонах, - энциклопедический словарь пустынями официально называет "тип растительности, характерный для пустынных зон". Мы же, заметив, что есть такая тонкость в употреблении терминов, в дальнейшем будем пользоваться словом "пустыня" в самом широком и привычном его смысле, как это пока и принято в научной литературе.
И еще одно терминологическое примечание. Во всех определениях понятия "пустыня" вы наверняка встретите указание на то, что это аридные территории. Ничего нового слово "аридные" не добавит к нашему представлению о пустыне. Оно происходит от латинского "аридус" - "сухой" и говорит о главном признаке пустынь - об их засушливости. Аналогично и производное понятие "экстрааридный" указывает на чрезвычайно засушливый климат, а "полуаридный" - на климат тоже засушливый, но не такой, как в настоящей пустыне.
За всеми этими понятиями: аридный климат, аридная, экстрааридная или полуаридная территория - стоят цифры, которые не позволяют незаслуженно назвать какую-либо местность пустыней или, наоборот, пустыню включить в списки плодородных земель. Цифры эти - среднее количество осадков, выпадающее на той или иной территории.
Каждому помнится картинка из школьного учебника природоведения, иллюстрирующая круговорот воды в природе. Из океанов, морей и с суши испаряется вода, пары ее собираются в облака и оттуда вода дождем или снегом возвращается на землю. И опять испарение, опять конденсация в облаках и снова возвращение на землю. Одним словом, круговорот.
Энергию этой гигантской машине дает Солнце - оно нагревает воду и превращает ее в пар, поднимающийся в поднебесье. Но есть в ней одна деталь, которая сильно влияет на ход всех процессов. Это ветры, движение воздушных масс. Перемещение влаги в атмосфере происходит не только снизу вверх и сверху вниз. Самые разные факторы, в частности неравномерность нагрева земной поверхности в разных районах, вращение Земли, ее сложный рельеф, приводят к тому, что влага перемещается и в горизонтальных направлениях, скажем, с севера на юг или с востока на запад.
Рассмотрим кое-какие цифры, добытые кропотливым трудом метеорологов. С поверхности Тихого океана ежегодно в среднем испаряется 124 тысячи кубических километров воды, а падает на поверхность его в виде осадков 89 тысяч кубических километров влаги. Прежде чем анализировать цифры, обратите внимание на единицу измерений - кубический километр. Это чрезвычайно большое количество влаги, такая река, как Волга, вливает в Каспийское море в среднем 240 кубических километров воды в год.
Сток Днепра примерно в 4 раза меньше, река Москва проносит мимо наблюдателя, влюбленно всматривающегося в нее с Крымского моста, 110 кубометров воды в секунду, а это лишь немногим более, чем 3 кубических километра в год. Ну а один из самых мощных притоков реки Москвы, дарящий радость летнего купания жителям многих подмосковных городов и поселков, - река Пахра имеет годовой сток 0,3 кубических километра, то есть в секунду переносит около 10 кубических метров воды. К единицам измерения - кубическим метрам и километрам - нужно привыкать, если мы хотим не общими словами, а четкими цифрами оценивать водный режим пустынь и возможности его улучшения.
Итак, Тихий океан испаряет на 35 тысяч кубических километров больше воды, чем получает в виде дождя и снега. А уровень океана вместе с тем не уменьшается, что может означать только одно - часть испарившейся воды перемещается в горизонтальном направлении, переносится в районы суши или в районы других океанов и возвращается в Тихий океан в виде стока рек, океанических течений и льдов, сползающих из районов Северного и Южного полюсов. Общее количество воды, которое Тихий океан отдает другим территориям, то есть то, которое движется в горизонтальном направлении и уходит из акватории океана, эквивалентно 140 таким рекам, как Волга.
О мощнейших горизонтальных перемещениях влаги говорят также цифры, относящиеся к другим океанам и континентам. Индийский океан испаряет 132 тысячи кубических километров воды, получает с осадками 117, Атлантический океан испаряет тоже 132 тысячи кубических километров, но получает с осадками уже несколько больше - 133. То есть Атлантический океан хотя и в очень небольшой степени, но все же потребитель влаги. Если к этому добавить сток рек, достающийся Атлантике, то окажется, что они довольно неплохо питают влагой другие моря и океаны.
Следующая серия цифр уже прямо приводит нас к механизму образования пустынь. Но прежде еще об одном показателе - о количестве осадков, выпадающих на данную конкретную территорию. Если на каком-либо участке поставить высокую мензурку, в течение года собирать в нее все осадки - дождь, снег, морось, туманы - и при этом каким-то способом исключить испарение влаги из мензурки, мы узнаем, какова общая толщина слоя осадков, достающихся этому участку.
Забегая вперед, отметим, что в среднем на земном шаре выпадает 1130 миллиметров осадков в год, то есть дожди и снега ежегодно покрывают Землю метровым слоем влаги. Мы не ощущаем всей толщины слоя, потому что вода впитывается в почву, быстро испаряется, стекает ручьями, собирается в реки. И потом весь метровый слой выпадает не сразу, он растянут на целый год. Хотя бывают ливни, когда на Землю обрушиваются мощнейшие потоки воды и за какой-нибудь час ее выпадает 200-300 миллиметров. Если такой ливень идет несколько часов, то это уже стихийное бедствие, наводнение.
В средней полосе, например в районе Москвы, в год выпадает полуметровый слой воды, в дождливых районах, скажем, в Батуми - трехметровый.
Раз речь зашла о дождливых районах, назовем и рекордсменов. Самое большое количество осадков за год выпало в одном из районов Индии в 1861 году - слой воды был бы равен почти 27 (!) метрам. Там же в августе 1860 года был установлен мировой рекорд осадков, выпавших за месяц, - более чем девятиметровый слой воды. Наконец, суточный рекорд принадлежит острову Реуньон в Индийском океане, где однажды за сутки выпало около двух тысяч миллиметров дождя. Землю покрыл бы почти двухметровый слой воды, если бы она не растекалась. А сравнительно недавно, в феврале 1964 года, в этих же местах за 12 часов выпало 1340 миллиметров осадков. Если бы с такой же интенсивностью дождь шел в течение года, то землю покрыл бы почти километровый слой воды - ну чем не всемирный потоп?
Любопытно, что в Африке самые дождливые районы находятся совсем рядом с засушливыми. На западе экваториальной зоны выпадает почти три с половиной тысячи миллиметров, в некоторых местах, например, у подножия горы Камерун - более девяти тысяч миллиметров.
Рекорды по очень сильным кратковременным ливням держит Северная Америка. В США в штате Монтана в июле 1956 года за минуту выпал 31 миллиметр дождя. Если бы он час продолжался с такой же интенсивностью, то осадков выпало бы почти два метра. В этих же местах отмечен рекорд интенсивности дождя сравнительно большой продолжительности - за 42 минуты выпало 305 миллиметров. Южной Америке принадлежат рекорды по самой большой продолжительности дождей - на юге континента в среднем 325 дней в году непрерывно идет дождь и только 40 дней стоит относительно сухая погода.
После перечисления всех этих водных рекордов даже страшно приводить цифры, характеризующие осадки в пустынных районах.
В аридных районах за год выпадает 100-200 миллиметров осадков (за год!), а в экстрааридных, то есть в самых засушливых пустынях, - 20-30 миллиметров, а то и еще меньше. Эти цифры можно считать первым важным дополнением к нашему ответу на вопрос "Что такое пустыня?"... И к этим трагическим цифрам, как говорится, ничего уж ни добавить, ни убавить. Конечно, 200 миллиметров осадков для северных районов не столь трагичная цифра. Но для жарких стран это вообще ничто...
Теперь посмотрим на составленную метеорологами таблицу распределения осадков в зависимости от географической широты. Чтобы не загромождать страницы цифрами, мы не будем воспроизводить всю таблицу целиком, а рассмотрим ее предельно упрощенный вариант. Представьте себе, что вы двигаетесь от Северного полюса к Южному и через каждые 10 градусов северной или южной широты, то есть примерно через каждые 1100 километров, определяете среднее количество осадков для пройденного района, ограниченного двумя параллелями.
Итак, мы стартуем на Северном полюсе и движемся на юг, записывая в таблицу количество осадков в миллиметрах:
190―260―470―720―780―770―700―1170―1920 - сейчас мы пересекаем экватор, переходим в южное полушарие и продолжаем двигаться на юг - 1470―1290―850―920―1020―970―670―250―110. Стоп! Мы на Южном полюсе, экспедиция завершена.
В этой таблице зашифрован секрет образования пустынь, и не нужно больших усилий, чтобы открыть его. По мере движения от полюса к экватору как со стороны Северного полюса, так и со стороны Южного количество выпадающих осадков увеличивается. И это легко объяснить - чем ближе к экватору, тем интенсивнее идут процессы испарения и тем больше влаги возвращается на землю. Но вот в нашем продвижении к экватору наступает момент, когда количество осадков вместо того чтобы расти, начинает падать. Так, по мере движения от Северного полюса на юг после района, где выпадает 780 миллиметров влаги, идет область, где выпадает уже 770 миллиметров, затем 700 миллиметров и лишь после этого уровень осадков опять увеличивается до 1170 миллиметров. Примерно то же самое происходит и в южном полушарии. Двигаясь от Южного полюса к экватору, вы после области с уровнем осадков 1020 миллиметров попадаете в область, где выпадает 920, затем 850 и лишь после этого 1290 миллиметров влаги. Именно в этих областях, расположившихся несколько южнее и севернее экватора, из-за сравнительно невысокого уровня осадков и появились пустыни. Появились, конечно, они не сразу и не в один прием. И не только низкий уровень осадков определил ход процесса, но и такие факторы, как рельеф местности, ее геологическая структура, наличие мощных водных потоков с гор или из озер, близость океана и другие. Именно из-за влияния всех этих факторов пустыни не получились в виде ровных непрерывных полос, они имеют сложную форму, разорваны горными массивами или плодородными землями. Но все же везде, где это только было возможно, шел главный процесс, приводивший к опустыниванию: уменьшался уровень осадков в обширных районах к северу и югу от экватора. И такое уменьшение осадков было вызвано именно тем, что в процессе своего круговорота влага движется не только вверх-вниз, но и вправо-влево.
В районе экватора, где солнце особенно сильно нагревает океаны и сушу, происходит очень активное испарение влаги. И нагретые водяные пары интенсивно движутся вертикально вверх. Горизонтальные перемещения приземных слоев атмосферы в экваториальной области минимальны, образуется область штилей и непостоянных слабых ветров, с легкостью меняющих свое направление. Теплый влажный воздух, поднявшийся вверх в районе экватора, несколько охлаждается на значительных высотах и часть влаги, сконденсировавшись, выпадает на землю в виде тропических ливней. В то же время огромные массы влажного воздуха, нагретого в районе экватора, начинают в верхних слоях атмосферы смещаться к северу и к югу. А затем в верхних слоях возникают антипассаты - воздушные потоки, направленные "вверх" и "вниз" от экватора.
Правда, антипассаты недолго следуют прямым курсом на север и на юг, в более прохладные края. В их судьбу вмешивается еще одна и, надо сказать, тоже достаточно могучая сила: вращение Земли. Земля, вы, конечно, помните, если смотреть на нее со стороны Северного полюса, вращается против часовой стрелки. Из-за вращения Земли антипассаты будут постепенно отклоняться от своего начального курса и постепенно поворачивать, направляясь вдоль параллелей. То есть, увлекаемые движением Земли, они будут смещаться параллельно экватору. Но поскольку сам антипассат имеет свою собственную начальную силу, то его так сразу с пути не свернешь - окончательный поворот вдоль параллелей происходит на расстоянии 3-4 тысячи километров от экватора (примерно в районе 30-40-х градусов северной и южной широт), то есть в районе субтропиков. Движение антипассатов можно сравнить со спортсменами, которые выходят из подземного помещения и, поднявшись по лестнице на поверхность спортивного поля, движутся двумя колоннами в разные стороны. Затем на некотором удалении от центра колонны начинают медленно поворачивать и в итоге идут параллельным курсом в одну и ту же сторону, но уже на значительном расстоянии от центра поля. Повернув на курс, параллельный экватору, воздушные массы, переносимые антипассатами, в районе субтропиков постепенно опускаются, еще больше нагреваются и еще дальше отходят от того состояния, когда пары конденсируются и выпадают в виде осадков.
В субтропиках в течение всего года наблюдается повышенное атмосферное давление, а в районе экватора, наоборот, пониженное. И поэтому у поверхности Земли, в нижнем слое атмосферы толщиной около двух километров возникает постоянное движение воздушных масс от субтропиков к экватору. Это пассаты. Они также постепенно отклоняются вращением Земли от своего первоначального направления и поэтому в северном полушарии дуют не южные, а юго-западные ветры, в южном полушарии не северные, а северо-восточные. Пассаты в субтропиках и тропиках создают такое устойчивое состояние атмосферы, при котором не происходит образования облаков и выпадения осадков. Облачность в этих поясах незначительна, воздух горячий и сухой.
Несколько северней, где-то между 30-м и 45-м градусами северной и южной широты, нагрев почвы и атмосферы уменьшается, что несколько способствует увеличению количества осадков. Однако в некоторых районах вмешиваются горные хребты: они препятствуют перемещению влажных массивов воздуха и оставляют многие районы без дождей. Так появляются пустыни за пределами субтропических и тропических зон. В некоторых случаях горные хребты создают такой плотный заслон перед потоками влажного воздуха, что он не доходит даже до средних широт, куда влага обычно доставляется в достаточном количестве, а кое-где и в избытке.
Правда, отобранная горными вершинами влага, казалось бы, все равно попадает в районы, куда не дошли дожди, - ее приносят туда могучие реки, сбегающие с вершин. Но, как показывают простые расчеты, замена не эквивалентна ни качественно, ни количественно. Если даже весь сток Амударьи распределить по Каракумам, то это увеличило бы осадки всего на 150 миллиметров в год. Но распределить по большой территории собранную в русло реки воду чрезвычайно трудно: требуется строительство дорогостоящих каналов и других сооружений. При этом значительная часть воды потеряется по пути.
Итак, главный виновник известен - сложные и, к сожалению, стабильные перемещения сухого и влажного воздуха, из-за которых обширные территории земного шара, получая очень мало осадков, превратились в пустыни. И еще важны температурные условия, они в разных районах различны и от них, как и от количества влаги, тоже зависит, как смогут приспособиться к данной, территории растения и животные. Давайте снова заглянем в свой бортовой справочник и по этим двум показателям - аридность и температурный режим - оценим некоторые пустыни, над которыми пролетали.
Все пустыни Австралии находятся примерно в равных условиях - осадков здесь выпадает мало, в среднем 130-160 миллиметров, температура круглый год плюсовая - в январе около 30 градусов, в июле не менее 10 градусов. Весь год тепло и в пустынях Африки, чтобы не сказать жарко. Зимние температуры для разных районов северных пустынь колеблются от плюс 10 до плюс 25 градусов, а летние от 30 до 37 градусов. Не забудьте, что это средние температуры. Во многих районах северной Сахары жара добирается до 50 градусов, а то и до 55, а это не так далеко от мирового рекорда. А вот с осадками совсем плохо. В Сахаре немало районов, где выпадает 20 миллиметров, или 10 миллиметров, или даже один миллиметр. То есть немало районов, где в отдельные годы осадков не выпадает вообще. Несколько лучше в южных африканских пустынях. Климат там значительно ровней - летом в среднем не жарче, чем 25 градусов, зимой в среднем не холоднее, чем плюс 10 градусов. И осадков выпадает чуть больше, чем в Сахаре, от 150 до 250 миллиметров. Только в пустыне Намиб выпадает 40-60, а кое-где 15-17 миллиметров влаги.
Пустыни Америки протянулись с севера на юг чуть ли не по всему континенту, но и здесь климат сравнительно ровный. Если не считать пустыню Мохаве, где в районе Калифорнии средняя июльская температура даже больше, чем в Сахаре, - почти 39 градусов. Пустыни Большого Бассейна несколько выделяются - кое-где зимой средняя температура слегка опускается ниже нуля. Значительно ровней климат в пустынях Южной Америки, хотя в Патагонии зимой, то есть в июле, бывает холодновато - средняя температура около плюс 2 градусов. С осадками в американских пустынях так же плохо, как и везде. Их уровень обычно лежит в пределах от 50 до 200 миллиметров. В пустынях Чили и Перу, хотя они и подходят к самому Тихому океану и находятся совсем рядом с водой, осадков выпадает очень мало - кое-где 30, а кое-где и 3 миллиметра. Одно только соседство с водоемом не обеспечивает дождей, что хорошо известно жителям прибрежных пустынь Австралии и Африки, закаспийских Каракумов, пустынь, прилегающих к Аральскому морю или находящихся в бассейнах Амударьи и Сырдарьи.
Если в части осадков пустыни Азии мало отличаются от других аридных территорий, в части климата многие из них занимают особое место. В Аравии, в пустынях Индии и Иранского нагорья зимой всегда тепло, а летом всегда жарко. Но вот в пустынях Центральной Азии - Гоби, Такла-Макан, Бэйшань - климат резко континентальный. Летом жара доходит до 30-40 градусов и средняя температура в разных районах находится в пределах от 20 до 27 градусов. А зимой холодно - средняя температура января достигает минус 10, а во многих местах и минус 20 градусов.
Континентальный климат и во многих наших среднеазиатских и казахстанских пустынях, хотя перепады температур тут не такие резкие, как в высокогорных пустынях Монголии и Китая.
Холодней всего у нас в северных прикаспийских аридных территориях. В районе Астрахани средняя температура января минус 7, в районе Гурьева - минус 10, в районе Аральского моря до минус 14 градусов. Даже на юге, в районе Ашхабада, средняя январская температура около нуля. Ну а летом везде жарко, где в среднем 25, а где и больше 30 градусов. В сравнительно холодных районах зимой выпадает снег, но опять-таки в небольшом количестве. Он, конечно, входит в общее количество осадков, которое для наших пустынь обычно лежит в пределах 100-200 миллиметров.
Континентальный климат большинства наших пустынных территорий проявляется и в том, что днем здесь жарко, а ночью в основном прохладно. Осенью и весной даже холодно.
Итак, пустыни хотя и не очень сильно, но все же различаются количеством выпадающих осадков и температурным режимом. И еще одно различие, между прочим, весьма существенное: их внешнее покрытие, почвы, ландшафт, рельеф местности.
Среди не очень-то разнообразных пустынных ландшафтов первыми назовем пески. Во-первых, как-то привычно считать пустыни в основном песчаными. Ну а во-вторых, песчаных пустынь действительно очень много - они завладели более чем половиной всех аридных территорий мира. Одним словом, пески - классика пустыни. Правда, они тоже бывают разные. Но об этом чуть позже. А пока несколько слов о том, откуда взялись гигантские песчаные массивы.
Многие пески геологи называют аллювиальными - от латинского "аллувиум" - "нанос". Песчаные массивы в основном собраны древними блуждающими реками, которые и сами неплохо поработали над производством песка - дробили, измельчали каменистые породы, отшлифовывали, перетаскивая их с места на место. Ну а что не успела вода, доделали два других тоже неплохих работника - солнце и ветер.
Есть большие песчаные массивы, о которых геологи говорят, что они результат морских трансгрессий. Этим словом называют наступление моря на сушу в те периоды в истории нашей планеты, когда суша опускалась. Или, наоборот, когда поднималось дно океана. Мы уже несколько раз упоминали о свидетельствах существования древних морей на месте нынешних пустынь. Вот еще одно доказательство, совсем бесспорное: в Центральных Каракумах на глубине около двух километров нашли коралловые рифы. Находка лишний раз подтвердила - примерно 120 миллионов лет назад на этом месте было теплое и не очень глубокое тропическое море. По древнейшим ископаемым установили, что в нем обитали кораллы, морские лилии, губки и простейшие морские животные. По берегам моря росли богатые тропические леса, из остатков которых за миллионы лет образовались тонкие пласты угля.
Тщательные исследования, которые планомерно и систематически проводятся в пустынях, в частности разведочное бурение, показали, что твердая подложка под песками, нередко находящаяся на глубине в сотни метров, имеет сложный рельеф. Песчаная масса за миллионы лет как бы сгладила поверхность Земли, заполнила неровности, глубокие долины и трещины. Часть этих невидимых миру песчаных морщин на лице Земли появилась из-за грозных тектонических процессов, таких, как подвижки земной коры или землетрясения. Похоже, что и поворот Амударьи связан с какой-то тектонической катастрофой, а не с постепенными наносами, преградившими дорогу руслу реки. Многое удалось выяснить о процессах образования песчаных пустынь, многое еще, конечно, выяснится. Но кое-какие подробности мы, видимо, не сможем узнать - немало следов далекого геологического прошлого смыла бурная вода, замел песками жаркий ветер пустыни.
Большая работа ветра в измельчении пород, в создании самих песчаных фракций и в формировании песчаной поверхности нашла отражение в названии одной из разновидностей песков пустыни. Их называют эоловыми песками в память о древнегреческом боге ветра, которого как раз и звали Эол. Отсюда, кстати, эолова арфа - название старинного музыкального инструмента, струны его приводились в движение потоками воздуха. И во многих других словосочетаниях можно встретить имя Эола - эоловые процессы, эоловый рельеф, эоловые отложения.
Эоловые пески нетрудно узнать и по виду - большие нанесенные ветром барханы, нередко передвигаемые ветром. Основной вид песчаного рельефа в пустынях Средней Азии и Южного Казахстана - большие параллельные песчаные гряды длиной в несколько сотен метров. Ширина гряд самая разная: от 10 метров до километра. И высота тоже разная: от 5 метров до 60. Иногда гряды соединены перемычками, и на снимках, сделанных с самолета, вся эта конструкция напоминает пчелиные соты. А порой из песка получаются не гряды, а беспорядочно расположившиеся бугры.
Интересно вот что: солнце и ветер очень часто не могут чувствовать себя полновластными хозяевами пустынного рельефа. Есть еще одна сила, она активно сопротивляется распоясавшимся стихиям, не дает им своевольничать на песчаных просторах. Эта сила - растения. Здесь и деревья пустыни - черный и белый саксаул, и многочисленные кустарники, и разнообразные травянистые растения. Все они скромно, без лишнего шума делают большое дело: связывают своими корнями, скрепляют пески. Кроме того, там, где есть растения, уже нет чистого песка: он разбавлен зачатками почвы, вяжущими, скрепляющими фракциями.
Именно благодаря скромным труженикам - растениям пустыни - в нашем словаре есть такое словосочетание, как "закрепленные пески". Нужно сказать, что это очень торжественные слова, человеку, знакомому с пустыней, они несут много радостных известий. Они говорят, что закрепленный песок не угрожает окружающим территориям, что он не способен к наступательным действиям. Что сама поверхность, сама, так сказать, фактура песка иная - он более плотный, по нему легче ходить и ездить. Наконец, что на закрепленных песках есть растительность и там можно пасти скот. Разумеется, в определенных пределах. Наконец, слова "закрепленные пески" напоминают о том, что, кроме злых стихий, кроме разрушительных, опасных для человека сил природы, есть еще силы созидания, силы стабилизации необходимых для человека природных условий. В данном случае такой силой оказались растения, самой же природой выставленные для защиты от песчаной агрессии или вовлеченные в это благородное дело человеком.
И только там, где растений вовсе нет или их очень мало, или, наконец, они обладают реальной силой в течение короткого времени, например, лишь в период весеннего цветения, только в таких местах песок, подгоняемый ветром, может разгуляться вовсю. Тогда возникают подвижные песчаные барханы и песчаные бури. Песок выветривается, выдувается из-под железнодорожных путей; из-под фундаментов опор высоковольтных линий, и они как бы повисают в воздухе. Раскаленный песок заносит дороги, заносит дома чуть ли не до крыши так же, как на дальнем Севере их засыпает холодная снежная метель. Недаром у строителей пустынных районов, как и у строителей Севера, есть такое правило: входная дверь в дом должна открываться внутрь, а не наружу. В противном случае может так занести песком, что не выйдешь из дома - дверь не откроется.
Союз ветра и песка - зловещая сила, хоть он и освещен красивым именем добродушного в общем-то Эола. Правда, есть у этой грозной силы минуты отдыха и невинных развлечений. В такие минуты можно услышать, как поют пески, услышать тихое тонкое звучание миллиардоголосого хора песчинок, слегка сдвигаемых ветром или сползающих по крутым склонам высоких барханов, поющих при этом тоненькими металлическими голосками. Но песку и ветру в пустыне все же больше по душе грозные и громкие мелодии - зловещие мелодии песчаных бурь. Бывает, что поднятый ветром песок стоит стеной. Солнца не видно. Песок больно режет кожу. Его мелкие фракции, а проще говоря пыль, пролезают во все щели - в одежду, в обувь, просачиваются под стекло пылезащитных часов, забивают поры кожи даже под одеждой, скрипят на зубах, режут глаза. Страшные легенды ходят о сахарских песчаных бурях. Испытанные суровой природой жители пустыни дали некоторым таким бурям имя "самум", что означает "яд". И у нас, к сожалению, есть всемирно известные пропитанные песчаным ядом ветры пустыни. Один из них - афганец, он 40-70 раз в году обрушивается на пограничный город Термез и настолько прилежно делает свое отвратительное дело, что стекла в домах за два года, а то и за год становятся матовыми.
О страшной работе подвижных песков рассказывают нам результаты археологических раскопок - под многометровыми песчаными толщами находят большие и некогда цветущие города. Но не только древний человек испытывал страх перед песками. Они пугали людей и в век пара и электричества. Вот, например, что писала газета "Асхабад" в 1912 году: "Движение песков в культурной полосе Закаспийской области усиливается с каждым годом... Мы представляем себе ужасную картину не только ничем не предотвратимых заносов на значительную часть железной дороги и всех сооружений при ней, но и грандиозного движения песков вдоль на огромные расстояния".
Нужно сказать, что в наше время нрав подвижных песков не стал более кротким. Но теперь мы лучше знаем их повадки, понимаем тонкие механизмы эоловых процессов, умеем грамотно и активно противостоять им.
Песок опасен не только в движении, но и в покое. Попробуй пройтись по нему - ноги вязнут, каждый шаг требует огромных усилий и буквально через какие-нибудь полчаса, если нет привычки и сноровки, ты не в состоянии идти дальше. С трудом пробираются по пескам автомобили, да и то, конечно, не все, а только со сравнительно широкими баллонами - у них площадь опоры получается побольше, и машина не так сильно проваливается в песок, не так сильно вязнет. В основном ходят по песчаным дорогам автомобили с передними ведущими колесами, но и их водитель должен тщательно выбирать дорогу - на крутой бархан никакой вездеход не заберется. Любопытно, что в последнее время, тщательно выбирая трассу, местные жители научились ездить по пустыне на мотоциклах. Снизит мотоциклист давление в шинах и пошел вилять между барханами, там, где раньше ходил бы пешком, по колено увязая в песке.
Однако мы, кажется, тоже завязли в песчаных барханах - песок хотя и классический представитель пустынной поверхности, но не единственный.
Ближайший родственник песка - каменистый рельеф. Каменистые, щебенчатые, галечные пустыни образовались в основном там, где на поверхность выходят глубинные породы кристаллического фундамента Земли, или в предгорьях, куда мощные потоки тающих снегов и льдов выносили каменистые горные породы. Аридность территории, засушливый климат не щадили даже камень - большие каменистые глыбы постепенно дробились, превращаясь в щебень, в каменную крошку. Если вам случится побывать в каменистой пустыне, вы и сами можете стать свидетелем таких разрушительных процессов. Их нередко сопровождает эффект "стреляющих камней". Не выдержав сильнейших температурных напряжений, камень размером с кулак с сильным грохотом и треском разваливается на несколько кусков и разлетается в разные стороны на 10-15 метров. А то и дальше.
Каменистые пустыни встречаются в Австралии, в Африке, в Северной Америке и особенно в высокогорьях Центральной Азии. В нашей стране каменистых пустынь совсем немного, не очень большие их массивы встречаются в основном на плато Устюрт. Но огромные площади занимают два других вида ландшафтов - глинистые и солончаковые пустыни.
Что такое глинистая пустыня, ясно из самого названия. Появились они либо на местах древних глинистых пород, либо опять-таки из речных наносов. Во всех случаях характерная особенность пустынь - их сильная изрезанность водными потоками. Если вода размывает себе проходы в глине, то форма их так и сохраняется в отличие от "рисунков" на песке, который сам как-то сглаживает все неровности рельефа. В итоге глинистые пустыни сильно расчленены эрозией, растительности почти нет совсем, а кое-где формируются так называемые дурные земли (от английского bad land) - территории с многочисленными сильно ветвящимися оврагами и иззубренными водоразделами. У нас такие земли встречаются в некоторых среднеазиатских предгорьях. Более спокойные, более ровные глинистые пустыни занимают большие территории севернее классических каракумских песков, то есть между Аральским морем и Каспием, а также районы нижнего течения реки Урал и большой район в Казахстане - в правобережье Сырдарьи и далее почти по всей широкой полосе между Аральским морем и озером Балхаш.
У некоторых глинистых пустынь есть одна примечательная особенность - в них естественным образом возникают такыры, то есть большие чашеобразные углубления, куда стекают дождевая вода или растаявшие снега. Площадь, с которой в такыр собирается вода, всегда достаточно велика. Иногда она эквивалентна кругу диаметром в 300-400 метров, а иногда и в 2-3 километра. Весной к такыру пригоняют скот и вдоволь дают ему напиться. А иногда в центре такыра делают колодцы, и через них погружают под землю собранную пресную воду, которая плавает над соленой. Из таких наливных колодцев можно поить скот круглый год. В древние времена такыры были теми центрами, вокруг которых в пустыне селился человек.
По структуре почв на глинистую похожа и лессовая пустыня, но сами почвы здесь намного плодородней, растительность богаче. Лессовых пустынь у нас очень много в юго-восточной части Средней Азии - в Туркменистане, Таджикистане, Узбекистане и Киргизстане. И там, где этим пустынным территориям удается дать воду, они становятся плодородными полями.
А вот в гипсовых пустынях и особенно в щебнистых, гипсированных, где один из элементов почвы - известняковые отложения, растениям жить очень трудно и растительность здесь бедная - встречаются лишь редкие солевыносливые кустарники. Плохо дело с растительностью и в пустынях с сильно засоленными почвами, в солончаках. Это низменные, как правило, песчано-глинистые районы, где на поверхность выступила соль, иногда покрывающая грунт плотной коркой. Таких пустынь очень много в Центральной Азии, у нас же они занимают довольно ограниченные районы, тяготеющие к Каспию и Аралу. Примечательно, что и для таких засоленных земель природа подобрала и приспособила кое-какие растения. Встречается несколько видов кустарника - сарсазан, шортак, селитрянка и некоторые травы, так называемые травянистые солянки. Вся биохимия этих растений сформировалась так, что они сами умудряются опреснять для себя очень соленую воду.
Даже небольшое число приведенных цифр и краткое изложение нескольких любопытных фактов позволяет, по-видимому, почувствовать, что наука тщательно изучила пустынные территории. И действительно, сегодня знания, накопленные о пустынях, огромны. Не только о пустынях вообще, но об отдельных их районах, об особенностях климата, водном режиме, полезных ископаемых, химическом составе почвы, растительности и животном мире. Знания накапливались не один день, но главная информация собрана в сравнительно недавнее время, что, пожалуй, относится не только к пустыням, но и вообще ко всей нашей планете, потому что многие столетия основной наукой о Земле была описательная география, а ее главным образом интересовали торговые пути, границы государств, их население и кое-какие природные ресурсы, в основном сельскохозяйственные.
Но вот пришло время промышленных революций, активного использования полезных ископаемых, сложных экономических связей, как межгосударственных, так и внутригосударственных, время энергичного развития добывающей промышленности, сельского хозяйства, транспортных коммуникаций. И резко увеличилась потребность в знаниях о нашей планете и ее отдельных регионах, о почвах и климате, недрах и водах. Особенно велика потребность в таких знаниях сегодня, когда человек впервые серьезно задумался о возможностях своего взаимодействия с природой, начал лихорадочно выяснять самые тонкие механизмы его. И постепенно с географией слились новые научные направления, сравнительно недавно ставшие точными количественными науками, появившиеся каких-нибудь сто лет назад или около того. Здесь геохимия и физиология, гидрология и геоакустика, сейсмология и множество направлений нынешней экологии. Эти области науки, как и многие другие, внесли решающий вклад также и в детальное изучение пустынь, в частности, наших среднеазиатских и казахстанских.
А начиналось все со старой доброй географии...
Когда рассказывают об истории изучения Средней Азии, то прежде всего вспоминают о сведениях, которые имели об этих краях древние греки, что, видимо, не совсем правильно. Потому что в Средней Азии люди живут многие тысячелетия и они сами, хорошо ли, плохо ли, но изучали те территории, где жили. Что же касается древних греков, то их, пожалуй, можно считать первыми лишь среди тех, кто, описывая чужие страны, упоминает Среднюю Азию. Некоторые сведения о ней мы находим в дошедших до нас обрывках трактата "Землеописания" древнегреческого философа и географа Гекатена Милетского, написанного более 500 лет до нашей эры. Живший примерно на сто лет позже Геродота, он уже конкретно отмечает, что есть на Востоке такое "море Каспийское, имеющее в длину 15 дней плавания для весельного судна и 8 дней плавания в ширину, а с востока к нему примыкает равнина на необозримом пространстве".
В представлениях древних греков о Средней Азии нет единодушия. Одни, например, пишут, что река Аракс больше Истра, то есть Днестра, другие - что меньше. Причем есть основания думать, что иногда Араксом называют нынешнюю Амударью, иногда Сырдарью, а иногда обе реки вместе. Вообще в старых географических названиях порой разобраться не так-то просто. Так, Каспийское море у разных народов в разные времена имело около 30 несхожих названий. А как только не называли Амударью: и Арзас, и Оксус, и Угус, и Джейхун, и еще многими другими именами.
Некоторые сведения древних очень детальны и кое в чем весьма правдоподобны. Рассказывается, например, что Аракс, то есть Амударья, вытекает из тех же гор, что и Инд, который тогда называли Гином. Что изливается Аракс сорока устьями и теряется в песках и болотах. А один рукав Аракса впадает в Каспийское море. И не нужно считать ошибкой утверждение, что Амударья впадает в Каспий, а не в Аральское море, как сейчас. Сейчас установлено, что было время, когда Амударья текла не на северо-запад в Аральское море, а круто поворачивала на запад на расстоянии чуть ли не в тысячу километров от нынешнего своего финиша, пробиралась через Центральные Каракумы и действительно впадала в Каспийское море. В совсем далекие времена, отдаленные от нас десятками и даже сотнями миллионов лет, по Туранской низменности, то есть по владениям нынешних крупнейших пустынь Каракумов и Кызылкумов, блуждали мощнейшие речные потоки. В их числе предшественница нынешней Амударьи, как ее часто называют, Пра-Амударья, или Палео-Амударья от греческого "палеиос" - "древний". Об этом свидетельствуют древние русла, которые геологи находят под песками, и мощные глинистые наносы, созданные водными потоками. Слой наносов достигает в Восточных Каракумах 600 метров, а в Западном Туркменистане - 1500 метров. Вот какую гигантскую работу проворачивали скромные горные речушки, сливая свои воды и вырываясь на равнину. Нередко бывало, что подобными наносами глины и песка река сама себе преграждала путь, вынуждена была менять русло. Сравнительно недавно, лет 300-400 назад, дельта Амударьи была значительно западнее, чем сейчас. А в отдельные годы, в частности в 1878 году и в 1885-м, река сама прорывалась в Сарыкамышскую впадину.
Как видите, река вполне оправдывает свое имя "Аму" или "Джейхун" - "Бешеная". И представление древних греков о том, что она впадает в Каспий, в принципе могло быть основано на правдоподобных сведениях, пришедших скорее всего с еще более древних времен.
Но нередко в географических моделях древних греков просматриваются и явные неточности. Выдающийся астроном Клавдий Птолемей, человек, который более двух тысяч лет назад разработал математическую теорию движения планет, как мы теперь знаем, ошибочную, но все же весьма совершенную для своего времени, был также крупнейшим географом. В своем восьмитомном трактате "География" он обобщил все сведения о морях и странах, которыми располагал античный мир. Эти сведения вошли в знаменитый атлас Птолемея, состоявший из 27 карт. На одной из них, на 23-й карте, мы видим район Средней Азии. Там есть Оксийское озеро, своего рода аналог Аральского моря. Есть Каспийское море и крупнейшие реки региона. Но три главных речных русла - Окс, Яксат и Политимет, то есть Амударья, Сырдарья и Зеравшан, впадают прямо в Каспийское море. Птолемей, как и другие античные географы, многое знал о плодородных среднеазиатских землях, по которым шли войска Александра Македонского, направляясь на восток. Было известно, что к этим землям прилегают обширные пустынные территории. Но все сведения главным образом касались населенных пунктов, расстояний между ними и самих дорог. Касались главного, что нужно знать купцу, пробирающемуся по "шелковой дороге" в Китай, или завоевателю, стремящемуся продвинуться как можно дальше и захватить, ограбить как можно больше чужих земель. Сведения эти собирали геодезисты тех времен - специальные шагатели, которые двигались впереди войска.
Немало письменных свидетельств о Средней Азии можно найти и у арабов, которые в средние века, начиная с VII столетия, захватили многие среднеазиатские территории. Довольно близкие к истине описания междуречья Амударьи, Сырдарьи и ряда прилегающих районов можно найти в книге арабского географа Ибн-Хордабеха "Китабжал-масалик вал-мамалик" - "Книга путешествий и государств". А другой арабский географ, Ахмед ибн Фадлан, сам пропутешествовал по среднеазиатским землям и даже забрался за Волгу. Его рукописи были найдены совсем недавно, в 1920 году, и изданы на русском языке.
Ни мрачные годы арабского владычества, ни последующие опустошительные набеги Чингисхана не могли заглушить собственную высокую культуру многих среднеазиатских государств. Достаточно вспомнить таких мыслителей, как ал-Хорезми и ал-Беруни, ученых универсальных, оставивших нам и интересные географические наблюдения.
А потом пошла эпоха Великих географических открытий, важной движущей силой которой были европейские негоцианты. Одним из первых занесен в историю среднеазиатских путешествий итальянец Плано Карпини, который в 1246 году южным путем пробился в резиденцию Чингисхана, в его столицу Каракорум, находившуюся в Забайкалье. Большого вклада в географию не сделал этот странствующий купец и, видимо, по совместительству посланец папы римского. Он, например, как и многие предшественники, доказывал, что Каспийское море является частью Мирового океана.
Через 150 лет в Самарканд ко двору Тимура прибыл испанец Рюи Гонзалес де Клавихо. Вот он уже оставил в своих дневниках кое-какие конкретные сведения о среднеазиатских пустынях: "...песок очень мелкий, и от ветра на нем оставалась зыбь... вода здесь находится в колодцах..." Трудно требовать от торговых людей, чтобы они детально знакомились с пустыней. Им нужно было скорее миновать ее, лучше всего обойти. Но все же кое-какие сведения о пустынных землях соотечественники получали и от купцов-путешественников - от француза Андре Ланджюмо, немца Ганса Штильберга, итальянцев братьев Никколо и Маффео Поло (первый из них сын знаменитого Марко Поло), от англичанина Антония Дженкинсона. Последний в 1559 году проследовал в Хиву и Бухару через Астрахань, Мангышлак, через города Хорезма, лежавшие в низовьях Амударьи, и описал, в частности, расположенное примерно на 200 километров юго-западнее Аральского моря Сарыкамышское озеро, которое до него никем не упоминалось.
Ну а затем наступает относительное затишье - европейские торговцы добираются до главных своих торговых партнеров, до Индии и Китая, морскими путями. К более поздним временам относится интересное свидетельство хивинского историка Абуль-Гази. Он, в частности, отмечает: "...река Аму... шла к западу и вливалась в Мазендеранское море" - так в те времена называли Каспий. "На обоих сторонах Аму были нивы, виноградники, деревья..." Опираясь на семейные предания, Абуль-Гази пишет, что поворот Амударьи в Аральское море произошел всего за 30 лет до его рождения, в 1575 году. Если в этом нет ошибки, то удивительный поворот реки - сюрприз природы, повлекший за собой изменение облика гигантских территорий Средней Азии, произошел совсем недавно, четыреста лет назад. В геологических масштабах это вообще представляется неуловимым мгновением.
Примерно к десятому веку относятся первые документальные свидетельства о связях Средней Азии с огромной соседней страной - с Россией. Очень старинные азиатские монеты, которые находят при раскопках в древних русских городах, говорят о том, что подобные связи существовали еще раньше. Имеется свидетельство, что в 913 году дружина князя Игоря, перетащив волоком свои суда с Дона на Волгу, плавала по Каспийскому морю. А когда Московское государство утвердилось в низовьях Волги и на северном побережье Каспия, то международная торговля между соседями развернулась вовсю. "С каждым годом приезжает из Русской земли и Хаджи-Тархана 40-50 русских купцов", - пишет хивинский посол московскому царю.
Изготовленная по велению Ивана Грозного в 1552 году географическая карта "Большой чертеж" и особенно более поздний ее вариант и описание - "Книга к Большому чертежу" содержит немало конкретной информации о среднеазиатских пустынях: "А к синему морю, от Иргыз-реки 280 верст; пески Барсук-Кум, попереч того песку 25 верст; да пески Кара-Кум от Синего моря 200 верст. Пески Кара-Кум вдоль 250 верст, а попереч 130 верст". Используя данные "Книги", русский историк и картограф Семен Ульянович Ремезов в 1697 году создал новую карту "Чертеж земли всей безводной и малопроходной каменной степи", где он показал впервые в мировой картографии, что Амударья впадает не в Каспийское, а в Аральское море. В картах Ремезова были отражены основные дороги из Москвы в Среднюю Азию. Одна шла через Самару по Яику, то есть по реке Урал, мимо западных берегов Урала. Другая - через Астрахань и дальше через низовья Яика, Эмбы и вниз вдоль Амударьи. Были дороги по побережью Каспия через Каракумы и Южный Туркменистан, была дорога и из Тобольска через казахские степи к Аральскому морю и дальше на юг по берегам Сырдарьи.
Резкий скачок в изучении Средней Азии связан с таким общеизвестным фактором, как высокая личная активность, энергичность Петра Первого. И хотя чаще можно услышать о том, как Петр стремился прорубить для России окно в Европу, он предпринимал активнейшие действия, чтобы открыть для своей страны широкую дверь в Азию. Можно смело сказать, что именно с Петра начинается истинная русская география, начинается география как наука.
В географических деяниях Петра важнейшее место занимает несколько тщательно подготовленных среднеазиатских экспедиций, в которых участвовали не только купцы и военные, как бывало прежде, но и люди науки - астрономы, картографы, геодезисты, мастера горного дела. Особо много было сделано во время трех экспедиций в Хиву, которые возглавил князь Андрей Черкасский, и сопровождавшая его группа морских офицеров. Все они изучали навигационное искусство, умели строить карты местности не на глазок, а с помощью инструментов. Сам Черкасский погиб в третьем путешествии, а карта, составленная им, долгие годы считалась утерянной, лишь в 1952 году ее случайно обнаружили в архивах советские географы. И стало ясно, как много информации добыл путешественник, насколько добросовестно и точно он исследовал огромные районы Приаралья и Прикаспия. Эти данные, как и материалы других известных географов петровской эпохи - Меера, Кожина, Вердена, Соймонова, позволили в те далекие времена составить первую в России географическую карту районов Каспийского моря. Она стала событием мирового масштаба, к ней долгое время было приковано внимание крупнейших географов Европы, а Петр Первый, представивший карту европейской науке, был избран почетным членом Французской академии.
Последующие полтора столетия - от середины XVIII века до конца XIX - насыщены экспедициями, серьезными картографическими работами, исследованиями отдельных территорий, климата, растительности, народонаселения, словом, активными географическими исследованиями. В этот период многое уточняется и детализируется, но многое и открывается впервые. На картах геодезиста Ивана Муравина впервые появляется надпись "Степь пустая", то есть пустыня. Итогом сорокалетней работы историка и экономиста Петра Ивановича Рычкова стало четко систематизированное географическое описание рек, рельефа, флоры и фауны многих районов Прикаспия, а также Поволжья и Урала. Именно П. Рычков дал подробное описание осады Оренбурга Пугачевым, исследователя хорошо знал Пушкин. В примечаниях к "Истории Пугачева" поэт отмечает "известную ученость, полезные труды и обширные сведения Рычкова о Средней Азии и Оренбургском крае...", часто цитирует ученого и полемизирует с ним.
А вот другое имя - Михаил Бекчурин. Он не имел прямого отношения к науке, был переводчиком, послом России в Бухаре. Просвещенный, образованный человек, Бекчурин в своем путевом журнале дает детальные описания рельефа местности, песков, описывает растения и животных, усыхающие реки, покинутые землепашцами земли и родниковые воды. Словом, человек, для которого география, как мы сейчас сказали бы, была не более чем хобби, внес огромный вклад в науку и вполне может быть назван одним из первых исследователей пустынь Средней Азии.
Среди дошедших до нас воспоминаний путешественников того времени хочется отметить "Девятилетние странствования" унтер-офицера Федора Ефимова. Он оказался географом поневоле - был захвачен в плен в казахских степях, побывал в Хиве, Бухаре, Персии, Тибете, Индии в самых разных качествах: как военный пленник, как воин и даже военачальник на службе у одного из восточных правителей, как беглец и даже раб. После десяти лет странствований, страданий и приключений Ефимов из Индии через Англию вернулся на родину. Его записки, переизданные в Москве в 1950 году и поэтому доступные читателям многих библиотек, содержат, к сожалению, весьма скромную географическую информацию. Но в них масса интересных подробностей о быте разных народов, о том, что видел и испытал сам Ефимов. В разделе "Пытка в Бухарии происходит так" он описывает, как его пытали солью - уложили в корыто с крепким солевым раствором и насильно вливали такой же раствор в рот. Люди от такой пытки погибали буквально на другой день. Но Ефимова не планировали замучить до конца, от него должны были лишь получить согласие принять магометанство. И поэтому после соленой пытки отпаивали свою жертву горячим овечьим жиром, возвращали к жизни, а на третий день, не добившись результата, вообще отпустили. Мы вспомнили об этом страшном эпизоде не только для того, чтобы напомнить о жестоких нравах феодального Востока, но и для того чтобы отметить: мирная и необходимая в пище соль, иногда вполне может быть занесена в реестр наших недругов. Мельком мы уже касались этого, когда говорили о солончаковых пустынях, а в дальнейшем еще несколько раз будем касаться тяжкой войны человека с солью.
В книге Ефимова две главы, два, как он их называет, отделения. В первом автор коротко рассказывает о своей жизни начиная с того, как он прошел от солдата по всей унтер-офицерской лестнице: капрал - каптенариус - капрал и как, сражаясь вместе с двадцатью своими солдатами при одной пушке против 500 воинов, попал в плен. Знатные правители разных городов несколько раз продавали и дарили его один другому. Присягнув одному из них ("ту присягу я сделал из пристрастия, языком, а не сердцем"), Ефимов получил в подчинение 50 воинов и возглавил личную охрану своего господина. Он имел возможность насмотреться на дворцовые нравы ("хана приняли ласково, а после, отведши в особую комнату, там отсекли голову").
Во втором отделении записок "Замечания путешествователя об азиатских странах, в коих он побывал" находим несколько рассказов с типовым названием "Чем Киргизская земля изобильна, каков воздух и жители" или "Чем Самарканд изобилен, каков воздух и жители" и точно так же о Бухарии, Кашмире, Индостане, Персии, Тибете. В этих описаниях есть кое-какая интересная информация, например, о водоснабжении в Хиве: "Там дождя бывает мало, воду же берут во все тамошние города из Сыр-Дарьи, и проводят каналом из города в город, напоят пашню и наполняют пруды для питья людям и скоту; летом вода бывает вшивая и сверху зелень, а от нечистоты той у весьма многих в теле родится ржига, то есть волосатик..." И в другом месте: "Водою пользуются все из прудов, которую носят пленники, над ними неподобно ругаются и мучат их несносными работами..." К конкретной географической информации можно отнести и расстояния между населенными пунктами: "От Оренбурга до урочища Туе-Тюбе - одно становище, от урочища Туе-Тюбе до урочища Каракбдаева - 2 становища, от урочища Каракбдаева до урочища Миргаева - 2 становища..." и так далее, вплоть до русла Сырдарьи "...от Сыр-Дарьи до реки Кувана - 2 становища..." и даже до прикаспийских равнин "...от Кулакана до Мангышлакского - 4 становища..."
Идут годы, и все чаще следуют солидные экспедиции в Среднюю Азию, все шире круг их интересов. И естественно, шире круг ученых, которые в этих экспедициях участвуют: астрономы, геологи, ботаники, медики. Нередко экспедициями руководили военные, посвящая себя нелегкому делу географической разведки. В их числе был генерал от инфантерии Николай Николаевич Муравьев-Карский, брат сосланного в Сибирь декабриста, активный сторонник отмены крепостного права. Или генерал от инфантерии Николай Григорьевич Столетов, брат известного русского физика, участник боев на Шипке и основатель города Красноводска. Руководили экспедициями и чистые ученые - натуралист Григорий Карелин, врач Эдуард Эверсман, биолог, член Петербургской академии наук Христиан Пандер, выдающийся русский зоолог Николай Северцев, один из пионеров эволюционного учения в России, отец известного советского ученого, основателя эволюционной морфологии А. Н. Северцева, чьим именем назван один из академических институтов.
На рубеже нашего века в списках участников и руководителей среднеазиатских экспедиций встречаем имена, хорошо знакомые нам по крупным научным исследованиям: академик Владимир Афанасьевич Обручев, крупный геолог и географ, автор популярных фантастических романов "Плутония" и "Земля Санникова"; географ и биолог академик Лев Семенович Берг; геохимик, минералог и неутомимый путешественник академик Александр Евгеньевич Ферсман. А рядом широко известные имена ученых старшего поколения, также отдавших много лет проблемам исследования среднеазиатских пустынь: Петр Петрович Семенов-Тян-Шанский, географ, статистик, на протяжении многих лет глава Русского географического общества, организатор первой переписи в России в 1897 году; профессор Иван Васильевич Мушкетов, один из самых активных и глубоких исследователей Средней Азии; профессор Александр Иванович Воейков, основоположник климатологии в нашей стране, его именем назван один из кораблей погоды Академии наук СССР; классик почвоведения Василий Васильевич Докучаев.
Вспоминая историю изучения среднеазиатских и казахстанских пустынь, нужно было бы назвать много славных имен. Люди разной образованности, разных профессий, жившие в разные времена, они отмечены общими чертами - неутолимой жаждой путешествий, познания мира, открытий неизведанного. И конечно же, умением преодолевать трудности. Путешествие в Азию, особенно в далеком и даже не очень далеком прошлом, всегда было подвигом. Подвиг преодоления больших физических нагрузок, лишений, тяжелого климата, языковых барьеров, столкновений с чужими нравами. Многие из тех, кто прошел через все это, добывая знания об одном из уголков нашей планеты, навсегда останутся в истории географических открытий. Многих скромных тружеников и героев мы никогда не узнаем - имя им легион. Но все, кто был причастен к нелегкому делу исследования и изучения пустынь, увековечены в наших знаниях грозной стихии, в том, что мы умеем теперь противостоять ей и даже использовать на благо человека.
Исследование пустынных территорий в годы, предшествовавшие первой мировой войне, переплетается с практическими нуждами промышленности, растущих городов, развития сырьевой базы. Возрастает интерес к хлопку, к возможности выращивать его на поливных территориях, отвоеванных у пустыни. Предпринимаются попытки найти полезные ископаемые, расширить масштабы хлебопашества, наладить транспорт и связь, создать местную промышленность. Но на всех этих начинаниях лежит печать беспомощности, бесплановости и бесхозяйственности, столь характерная для царской России. Интерес к собственному хлопку пропадает, когда выясняется, что в данный момент его выгодней покупать в Америке. Возможности поливного земледелия реализуются слабо. Поиск полезных ископаемых ведется полукустарными методами. Фундаментальные проблемы, связанные с изучением пустынь, разрабатываются главным образом энтузиастами, а многие их прекрасные идеи не находят материальной поддержки.
Какой разительный контраст со всем этим мы видим уже в самые первые годы Советской власти! Материальный и культурный подъем бывших российских окраин становится первейшей заботой молодой Страны Советов. Достаточно вспомнить план ГОЭЛРО и резолюцию X съезда партии, принятую в 1921 году, когда гражданская война еще не везде окончилась, а Среднюю Азию терроризировали банды басмачей. В резолюции говорилось, что важнейшая задача пролетарской революции - это "последовательная ликвидация всех остатков национального неравенства во всех отраслях общественной и хозяйственной жизни, и прежде всего планомерное насаждение промышленности на окраинах...".
Для Средней Азии одним из направлений в решении этой главнейшей задачи стало освоение пустынных территорий. Работы и начинались и велись с размахом, к ним было приковано внимание всей страны - за поединком человека с пустыней затаив дыхание следили миллионы. Одна за другой на автомобилях, на самолетах, на старых добрых вездеходах - верблюдах отправляются в пустыню комплексные экспедиции. В них входят геологи, географы, ботаники, ирригаторы, строители, медики, животноводы. В пустыне находят серу, нефть, газ, минеральные соли. Ведутся изыскания, необходимые для постройки оросительных каналов. Через страшные Черные пески проходит знаменитый каракумский автопробег, и уже одно это вселяет дух бодрости - видите, пустыня не так страшна, как это казалось. Над песчаными барханами летают самолеты - разведка науки, наступающей на пески. Ведутся конкретные исследования, направленные на расширение пустынного животноводства и каракулеводства: ведь практически почти весь каракуль, производимый в стране, поступает из среднеазиатских пустынь. Наука решает фундаментальные проблемы, связанные с освоением пустынь, проводятся большие научные конференции, посвященные этой проблеме. К пустынной проблематике привлечено внимание государственных деятелей, видных ученых страны - академиков А. Карпинского, Н. Вавилова, В. Комарова, Н. Курнакова, А. Ферсмана, Д. Щербакова. В исследованиях участвуют крупные специалисты, имеющие многолетний опыт изучения пустынь, - И. Герасимов, М. Петров, Б. Федорович, В. Кунин, С. Геллер, Н. Нечаева и многие другие. Прекрасные научные кадры вырастают и мужают в бою, в первых своих глубоких исследованиях. И для всех участников трудной битвы за пустыню характерен удивительный энтузиазм, дух бескорыстной преданности делу.
За годы первых пятилеток, в военные и послевоенные годы и особенно в самое последнее время советская наука сумела выявить интересные факты из жизни пустыни, узнала многое о механизмах ее агрессивности, возможностях противостоять им и реальных путях рационального взаимодействия человека с пустыней. Некоторые научные результаты стали началом важных практических действий, которые вылились в миллионы тонн добытой у пустыни нефти, миллиарды кубометров газа, богатые урожаи хлопка, зерна, овощей, фруктов, огромные отары, новые дороги и города.
Глоток воды - крупица золота
Некоторое время назад в Ашхабад, в Институт пустынь из далекого северного города приехал журналист, чтобы на месте собрать материал для статьи об освоении пустынь Средней Азии. Мы составили для нашего гостя программу, и одним из ее пунктов была поездка в пустынный заповедник, расположенный в Восточных Каракумах - в районе железнодорожной станции Репетек.
Здесь, в 70 километрах юго-западнее Чарджоу, находится известная во всем мире Репетекская песчано-пустынная станция. Она основана в 1912 году Русским географическим обществом, а в 1928 году на базе станции был организован заповедник, ныне занимающий территорию в 35 тысяч гектаров. Во всех среднеазиатских пустынях ведутся работы по улучшению ландшафтов, созданию поливных плантаций, разработке полезных ископаемых, но в районе Репетека все усилия направлены на то, чтобы сохранить пустыню в ее первозданном виде. Сохранить растения и животных, приспособившихся к тем или иным разновидностям пустынных территорий. Отличительная черта Репетекского заповедника состоит в том, что в нем имеются самые разнообразные ландшафты - и сыпучие пески, и такыры, и высокие песчаные барханы, и рощи черного и белого саксаула. Первым директором Репетекской станции был Владимир Андреевич Дубянский - впоследствии известный исследователь песков нашей страны, профессор Московского государственного университета. В Репетеке работали известные ученые, его посещали А. Семенов-Тян-Шанский, В. Обручев, В. Докучаев, Н. Вавилов, А. Ферсман, а также видные иностранные исследователи, проводились международные научные симпозиумы, семинары. Многие исследователи пустыни стремятся пожить и поработать в Репетеке, хотя станция - учреждение сравнительно небольшое. Почти все оно размещается в одноэтажном здании, рядом с которым несколько жилых помещений. Ну а сам поселок Репетек - это два-три десятка домов, со всех сторон окруженных песками.
По возвращении журналиста из этой поездки мы спросили его о наиболее интересных впечатлениях и услышали вот что.
Прежде чем начинать повествование под условным заголовком "Человек, пустыня, вода", нужно, видимо, коротко рассказать, какую вообще роль играет вода в жизни человека.
Так сложилось, что изобилие воды во многих районах земного шара сформировало отношение к ней не скажу пренебрежительное, но часто все же без должного уважения. Вспомните, например, как, желая отметить бессодержательность какого-либо выступления, говорят, что оно сплошная вода, ничего в нем нет и никому оно не нужно. И мерой ненужности здесь служит вода - "матрица жизни", как назвал ее знаменитый французский биохимик Сен-Дьерди. Жизнь зародилась и развивалась в Мировом океане, в воде. Вода стала основной средой, где протекает жизнь и в современных организмах, растительных и животных. Наш организм примерно на 65 процентов, то есть на две трети, состоит из воды. Кроме крови, "матрица жизни" входит в так называемую интерстициальную, то есть тканевую, жидкость, на ее долю приходится в три раза больше воды, чем на всю кровь. Наконец, основная часть воды, почти половина, находится внутри самих клеток. Она играет не только роль океана, в котором плавают корабли-молекулы, чтобы соединиться друг с другом, обменяться энергией или информацией. Вода и сама участвует в химических превращениях вещества, участвует в процессах, которые и есть основа жизни. Причем ход всех разнообразных биохимических и биофизических процессов очень сильно зависит от концентрации тех или иных веществ в воде. Даже сравнительно небольшая нехватка воды в организме человека, скажем всего 0,5 литра, при общей массе воды 40-50 килограммов вызывает заметные нарушения. А при нехватке 3-5 литров наступает так называемое дегидрационное отравление, оно проявляется, как пишут физиологи, в ряде расстройств со стороны центральной нервной системы. Основная их причина - глубокое нарушение кровообращения, связанное со сгущением крови. Когда же у взрослого человека нехватка воды приближается к 15 процентам от веса его тела, то есть не хватает 9-12 литров, наступает смерть.
Физиологи установили, что голодать человек может несколько недель, максимальная продолжительность полного голодания оценивается в 50 дней. И в процессе голодания организм сильно теряет в весе - необходимые для жизнедеятельности вещества в основном берутся из запасов жира и белка, а когда они исчерпаны, из самих тканей организма. Во время экспериментального голодания кошка за две недели потеряла почти третью часть своего веса - из трех килограммов осталось два. При этом жировая ткань животного утратила 97 процентов начального веса, печень более 50, мышцы - 30 процентов.
Ничего похожего не может быть, когда дело касается потери воды. Мы только что называли цифру - организм человека просто погибает, потеряв 15 процентов имеющейся в его тканях влаги. А ведь вода непрерывно расходуется - даже в спокойных условиях через кожу испаряется примерно 0,5 литра влаги в сутки, с мочой уходит 1,5 литра, с парами, которые выдыхаются легкими, 0,3 литра. И оказывается, что без пополнения запасов воды в организме человек может прожить лишь несколько дней.
Особо опасным становится водное голодание в жаркую погоду, когда система автоматического регулирования температуры вынуждена интенсивно испарять воду через кожу, чтобы понизить ее температуру, - всякое испарение сопровождается отбором тепла. Установлено, что в жарком и сухом климате потоотделение может достигнуть 12 литров в сутки, а в самое знойное время дня каждый час с поверхности кожи может испаряться чуть ли не литр влаги. И если нет возможности пополнять ее, если негде взять воду для питья, человек в подобных условиях может не протянуть и дня.
В средней полосе, в районах благоприятного климата, где то речка попадается, то ручей, то, на худой конец, лужа, где часто выпадает дождь или снег, а если совсем плохо, можно извлечь влагу из листьев растений, в таких местах человек редко сталкивается с катастрофической нехваткой воды. Совсем иное дело пустыня. Если не имеешь с собой воды, редко где ее найдешь, и запас воды - это вопрос жизни и смерти.
Известно немало трагических случаев, когда люди погибли в пустыне по неосмотрительности или по стечению обстоятельств из-за отсутствия воды, из-за обезвоживания организма. Кто-то блуждал по пескам, хаотически меняя свое направление, надеясь быстрее выйти к населенному пункту. И так и оставался в песках навсегда, не сумев выбраться из заколдованного круга. Кто-то, руководствуясь неписаным законом песков, шел строго по прямой, но тоже не успевал выйти к воде. Потерявшегося человека всегда ищут, снаряжают поисковые группы на верблюдах, на вездеходах, на самолетах и вертолетах. Но не так-то просто найти человека в песках, а время идет, желтое солнце пустыни и вязкий песок быстро делают свое черное дело.
Не буду вспоминать подробности о подобных трагических случаях, приведу лучше отрывки из рассказа человека, познавшего, что такое оказаться в пустыне без воды, и, к счастью, благополучно завершившего свои скитания. Рассказ приводит в своих "Каракумских записках" известный советский исследователь пустынь и путешественник член-корреспондент Академии наук ТССР и СССР Владимир Николаевич Кунин. Причем ведет рассказ от первого лица сам герой событий, точнее, героиня, в то время студентка Ташкентского университета, а впоследствии профессор кафедры анатомии растений Ленинградского государственного университета имени А. А. Жданова Вероника Казимировна Василевская.
Весной 1930 года она приехала на Репетекскую научно-исследовательскую песчано-пустынную станцию, чтобы участвовать в практических работах по изучению растительности пустынь. После первых выходов в пустыню совместно с опытными работниками станции студентка однажды ранним утром сама отправилась в пески для сбора гербария. Лавируя между барханами, она отошла от станции на сравнительно небольшое расстояние. Но потом, неправильно ориентируясь по ветру и допустив еще несколько серьезных ошибок в определении на местности, стала удаляться от станции и в итоге совсем заблудилась.
Но это было только начало.
Во второй половине дня помимо голода студентка начала чувствовать еще и жажду. Опустилась ночь. Улегшись в песок, она заснула и во сне увидела свой ташкентский дом, большой полноводный арык Салар, пересекающий город, слышала шум воды, черпала ее полными ведрами. Но сон длился всего какой-то час, студентка проснулась от холода - таковы контрасты пустынного климата. Потом она шла всю ночь, ориентируясь по звездам, падая порой в изнеможении на холодный песок и ненадолго засыпая.
Вместе с тем на станции уже к полудню забили тревогу, на поиск отправились группы добровольцев, машинисты, проезжая мимо Репетека, подавали звуковые сигналы, на которые заблудившийся путник мог бы сориентироваться и найти направление на станцию. К вечеру железнодорожные рабочие, затащив на барханную гряду бочку с мазутом и старые шпалы, разожгли костер. Пришел местный пастух туркмен Петэк со своей лохматой овчаркой и прежде всего поинтересовался, тяжелая девушка или легкая. Узнав, что она худенькая, заметил, что искать ее труднее, она будет оставлять на песке не очень глубокие следы, но зато тощий человек легче справляется с жаждой. Где-то в полночь Петэк обнаружил след девушки, по этому прерывающемуся следу он прошел почти девять километров ее маршрута, но студентку не нашел. Когда пастуха в разгар поисков прямо спросили, пропадет девушка за сутки или нет, он ответил, что раз она с юга, из Ташкента, то, значит, к солнцу привыкла и за один-два дня не должна погибнуть. Жаль только, сказал пастух, что утром в столовой она пролила свою чашку с молоком и на дорогу мало пила...
А студентка между тем встречала рассвет. Еще ночью, услышав паровозные гудки, она двинулась в сторону наиболее громкого звука.
Тяжкие испытания выпали на долю молодой студентки - почти двое суток провела она в пустыне без воды. Стремясь утолить жажду, сломала стекло на наручных часах и осколком пыталась процарапать ветку саксаула, найти в ней влагу. Каким-то чудом поймала небольшую ящерицу и, разорвав ее, пыталась высосать хоть каплю жидкости. На вторую ночь у путницы начался сильный озноб, но с невероятными трудностями она все же перемещалась вперед, вдохновляемая только гудками паровозов. И почти совсем теряла сознание... А вот итог - хотя на станции поиски велись все более активно, к ним уже привлекли и авиаторов, девушка к рассвету третьего дня, заметив костер, сама добралась до Песчаной станции.
К этому рассказу нечего добавить. Разве только то, что все живое, обитающее в пустыне, подчиняется строжайшим правилам, помогающим как-то переносить страшную жару при остром дефиците влаги. Скажем, собака в сильную жару не идет за караваном. И как бы далеко он ни ушел, собака прячется в какой-то относительной тени и догоняет караван только в вечерние, более прохладные часы. А пустынного зайца днем можно взять просто голыми руками - он ни за что не убежит из-под куста, где спасается от зноя. Даже растения как-то приспосабливаются к существованию в этих суровых условиях, а не просто, так сказать, терпят жару. Во многих растениях в знойные периоды резко снижается интенсивность процессов жизнедеятельности, они как бы замирают подобно тому, как медведь зимой впадает в спячку. Но стоит только появиться влаге, как растение быстро оживает и в нем начинаются активные биологические процессы. В пустыне растение действительно, как говорится, живет моментом - моментом выпадения дождя или таяния снегов. Есть такие травки, которые в жару кажутся мертвыми, они просто сливаются с почвой, выглядят выжженной желтовато-коричневатой корочкой на желтом песке. Но стоит капнуть на травку всего несколько капель воды, как она тут же, на ваших глазах, в буквальном смысле слова за несколько минут, зазеленеет, оживет.
Тот, кому посчастливилось побывать в пустыне ранней весной, когда растения получают единовременное водное пособие - порцию влаги от растаявшего снега или весеннего дождя, - тот, конечно, навсегда запомнил удивительную картину цветущей пустыни. Сочная, хоть и не очень густая зелень, чистые краски полевых цветов, то тут, то там вспыхивающие яркие зеленые костры кустарников - поразительный радостный праздник жизни! И все это как бы взывает к нам: "Пустыня не мертва, здесь могут расти травы, пастись стада, созревать прекрасные плоды... Дайте только пустыне воду!"
Дать пустыне воду... А где ее взять? Пустыня только потому и пустыня, что она не получает от природы достаточного количества воды...
Но оказывается, что положение не столь уж безнадежно, как кажется с первого взгляда. Даже не дожидаясь тех далеких, видимо, времен, когда человек освоит гигантские энергетические мощности, научится управлять климатом и напоит, наконец, эту многострадальную землю, можно и сейчас многое сделать, чтобы дать пустыне воду. Ну а само противодействие судьбе, попытки увеличить голодный водный паек, выделенный пустынным землям, предпринимаются уже давно - много тысячелетий назад.
Существует четыре основных источника воды, которые можно использовать для растений, для животных, для людей, поселившихся в пустыне. Во-первых, то, что пустыня и так получает с неба - дожди и снега, - и то, что она просто не умеет, не может удержать в почве из-за сильных испарений. Второй источник - пресная вода, которая есть в пустынных территориях, но находится сравнительно глубоко под землей. Третий источник тоже подземный, но воды в нем не пресные, а солоноватые или даже соленые, их надо не только извлечь на поверхность, но еще и опреснить; сюда же можно отнести и поверхностные источники соленой воды, например, соленые озера и даже океаны и моря, которые, как известно, соседствуют с некоторыми пустынями. И наконец, четвертый источник - реки, от них можно сделать искусственные ответвления, каналы и по ним направить воду в пустынные земли.
Давайте посмотрим, что умеют люди брать от каждого из этих источников.
Несложное кажется дело - собрать дождевую воду с большой площади, припрятать ее, например, в закрытый бассейн, а потом раздать страждущим, напоить стада или даже небольшие участки орошаемой земли. Для этого самой природой созданы такыры, огромные глиняные блюдца, с которыми мы уже познакомились. Есть и другой, незнакомый нам пока природный накопитель влаги - лог, лощина. Это та же река, только не постоянно действующая, а временная - пройдет сильный дождь, и по природному руслу, по логу, бежит бурный поток. А потом приток воды прекратится, и лог опять пуст. Ну и, наконец, там, где нет природного водосборника, нет лога или такыра, можно в принципе сделать большую искусственную воронку, скажем бетонную, и в нее собирать воду. Идея одна - собрать воду со сравнительно большей площади, уберечь ее от испарения и использовать на меньшей площади, как бы увеличивая тем самым количество осадков, которое достается этому избранному участку.
Как ни проста идея и как ни примитивны на первый взгляд сами средства ее реализации, дело это, оказывается, имеет много тонкостей и требует серьезного отношения.
Только на территории Туркменистана общая площадь такыров - около 20 тысяч квадратных километров плюс другие такыроподобные водосборы примерно такой же площади. Площадь самих такыров невелика, площадь такыроподобных водосборов достигает 100, а то и 200 квадратных километров. Представляете себе глиняное блюдо диаметром километров 10-15? Правда, работают эти большие блюда хуже, чем маленькие. Так, если на типичном такыре выпадет за один раз меньше чем 3-5 миллиметров воды, то никакого заметного ее количества от такыра не получишь. Потому что сначала идет увлажнение верхнего слоя почвы, на который уйдет почти все это небольшое количество воды. Для большого водосбора нужно еще больше влаги, чтобы он начал работать.
С хороших такыров, а они расположены в основном в южной части Туркменистана, с учетом всех потерь, за год собирается в среднем слой воды толщиной в 20-25 миллиметров, а с такыров похуже - 10-15 миллиметров. С не очень хорошего такыра площадью, например, три квадратных километра можно собрать за год 40 тысяч тонн, или примерно тысячу железнодорожных цистерн воды, полученной прямо на месте, ею можно в течение всего года поить отару до 15 тысяч овец.
Теперь несколько слов о логах. В них собирается вода с довольно крупных площадей, и сами логи бывают большими. Только на юге Туркменистана есть около 15 логов длиной более 10 километров, вода в них после хорошего дождя или энергичного таяния снега течет руслом шириной в несколько метров и глубиной до двух метров. Ну чем не река! В порядке эксперимента была построена плотина на одном из логов, у которого, как и у многих других, есть собственное имя - он называется лог Зирик. Так вот после дождей образованное этой плотиной водохранилище задерживало до 200 тысяч тонн воды. А ведь Зирик далеко не самый крупный лог. В предгорьях Копетдага есть такие гиганты, как лог Гяурли, его длина 103 километра, ширина русла достигает 50 метров, а глубина - 10 метров. В течение года Гяурли собирает в среднем два миллиона кубометров воды - вполне приличная речка, но только работающая в импульсном режиме. В Южном Туркменистане несколько логов, которые собирают в год по нескольку сотен тысяч кубометров воды. Гидрологи подсчитали, что если бы с помощью логов и такыров удалось собрать хотя бы 10 процентов воды, выпадающей на территорию Туркменистана даже в засушливый год, то этого количества хватило бы на стадо в четыре миллиона голов.
Но собрать водосток - полдела, нужно как-то сохранить воду и в нужный момент выдать ее потребителю. У гидрологов, работающих над проблемой использования временного водостока, есть такой термин - "магазинирование", происходит он от того же корня, что и "магазин", и обобщает все связанное со сбережением воды.
Конечно, собранную воду хорошо бы хранить в специально изготовленных баках, скажем, алюминиевых, керамических или пластмассовых. Но емкость таких баков даже для одного такыра нужна огромная, мы уже подсчитывали - примерно тысяча железнодорожных цистерн. А если подсчитать объем посуды, необходимой для всего такырного хозяйства, цифра получится просто астрономическая. Нет, делать на всю пустыню баки для хранения годовых запасов воды нам, видно, пока не под силу. Нужно пользоваться подручными средствами. А таких средств два, они знакомы жителям пустыни многие сотни лет. Первый - это закрытые хранилища, нечто вроде бассейнов.
С закрытыми хранилищами просто - когда-то их рыли землекопы, теперь бульдозеры, раньше такие бассейны облицовывали глиной, стенки укрепляли камышом и ветками, а сверху воздвигалась глинобитная крыша. Сейчас не столь уж сложно изготовить железобетонные емкости. Их, правда, по традиции называют, как и в старину, сардобами. Чтобы построить хорошую сардобу, нужно затратить некоторые средства. Но все равно собранная в ней вода оказывается во много раз дешевле, чем если бы ее привозили на пастбища в автоцистернах, что, кстати, в некоторых районах практикуется и сейчас.
Прежде чем рассказывать о втором способе хранения собранной воды - о подземных хранилищах и колодцах, - нам придется совершить еще одно небольшое путешествие. Мы мысленно опустимся под землю и осмотрим существующие там водоемы.
Подземный океан нашей планеты огромен, хотя для нас, для тех, кто ходит по твердой корочке, именуемой поверхностью земли, он почти не виден. Мы лишь иногда получаем повод задуматься о том, что не только на земле, но и под землей есть вода. Мы замечаем это, заглянув в колодец, набирая воду из родника или наблюдая огромные фонтаны гейзеров. По подсчетам академика Владимира Ивановича Вернадского, объем воды, которая находится в земной коре, возможно, составляет 1,3 миллиарда кубических километров. Много это или мало? Очень много. Объем Мирового океана, то есть всех поверхностных вод планеты, составляет 1,5 миллиарда кубических километров. Оценки эти, правда, приближенные, но и по другим оценкам воды в земной коре много.
Подземный океан - это не сплошная масса воды. В земной коре часто встречаются пустоты, заполненные водой, а чаще вода пропитывает мощные песчаные или другие пористые пласты и так и проживает под землей, укрывшись в этих гигантских губках.
Многие подземные хранилища воды сообщаются, многие изолированы такими водонепроницаемыми породами, как глина. Есть подземные водоемы очень маленькие, размером с футбольную площадку, а есть очень большие, просто гигантские, и их справедливо называют подземными озерами или морями. Так под Украиной на огромной территории к востоку от Днепра находится Днепровско-Донецкий подводный бассейн, глубина которого достигает 6-7 километров. А Западно-Сибирский бассейн занимает территорию, на которой разместилось бы несколько европейских государств. В то же время подземный океан - название условное, символическое. В обиходе чаще пользуются выражением "грунтовые воды", эти слова хорошо знакомы и строителям, и мелиораторам, и агрономам.
Есть подземные водоемы, которые можно было бы назвать подземными реками, - вода в них непрерывно движется. Гидролог Н. Кастере в одной из горных впадин Испании сбросил в воду 60 бочонков флюоресцирующей зеленой краски. А через 27 часов окрашенная в зеленый цвет вода появилась во Франции, она пробралась туда подземными ходами. И конечно, есть огромные подземные ледники. В зоне вечной мерзлоты, а зимой и в умеренных широтах подземная вода может находиться в твердом состоянии, в виде льда. В районе Северного полярного круга, то есть где-то на широте Игарки, даже в летние месяцы лед обнаруживается уже на глубине 1-2 метров. Глубина залегания подземных льдов просто поражает воображение - в районе бухты Тикси подземный лед доходит до глубины 600-700 метров, а в районе одного из притоков реки Вилюй лед был обнаружен на глубине почти полутора километров.
Но вернемся, однако, с севера в сторону южную.
И в пустынных районах имеются водоемы, хорошо укрытые от палящего солнца толщей земли. Залегают они на разной глубине - от нескольких метров до сотен метров и даже до нескольких километров. Нередко такие скопления воды находятся между двумя водоупорными, скажем глинистыми, слоями, они по форме своей напоминают большую плоскую линзу и так и называются линзами.
Подземные воды, как и поверхностные, бывают пресными и солеными. Под землей довольно часто встречается слоеный, точнее, двухслойный пирог - водоемы, где внизу соленая вода, а над ней пресная. Пресная вода как бы всплывает, ибо она заметно легче соленой. Очень часто пресная вода сама выходит на поверхность в виде чистого ключа или даже фонтана. Такие источники пресной воды в пустыне издавна становились центром поселения людей, оазисами. И когда вы прочтете в записках путешественника, как, пробираясь с караваном через раскаленные пески, он вдруг попал на зеленый остров, в тень финиковых пальм, к журчащему ручью, то можете не сомневаться - источником всего этого была вода, вышедшая на поверхность из подземных кладовых.
Там, где вода сама не выходит на поверхность, ее, как правило, можно извлечь. Скажем, вырыв колодец или пробурив скважину. Густую сеть колодцев можно встретить почти во всех наших пустынях. В Каракумах их существует несколько тысяч. С давних времен одной из самых почетных в пустыне считается профессия колодезного мастера. Это человек, в котором сочетаются физическая сила, знания ученого и удачливость кладоискателя. Он умеет предсказать, где залегают пресные воды, а где соленые, знает, как строить в сыпучих песках колодец, чтобы стенки его не осыпались, как, используя верблюдов, организовать подъем воды на поверхность. Правда, сейчас колодезный мастер - это специалист-гидрогеолог, при выборе места для колодца он пользуется гидрогеологическими картами, составленными уже практически для всех территорий пустыни. Да и сами колодцы роют установленным на автомашине колодцекопателем, стенки облицовывают не глинокамышом, а железобетоном, а еще чаще собирают из типовых железобетонных колец. И подъем воды производят, как положено в век моторов, с помощью насосов, которые приводятся в действие электричеством.
Во многих колодцах имеется своя подземная вода, в другие же воду собирают с такыров, ну и, наконец, есть колодцы, так сказать, комбинированные - здесь к собственным подземным водам добавляют то, что удалось собрать от дождей и снегов.
Как видите, от знакомства с первым, как мы его назвали, источником воды в пустыне, с такыром, мы перешли к подземным водоемам. Рассказывая о способах извлечения подземной воды, нужно сразу же назвать самотечные артезианские скважины и скважины с насосами - в первых вода поступает на поверхность сама под сильным давлением пластов, а во вторых ее просто выкачивают или поднимают на поверхность.
Добывание подземных вод с помощью скважин совсем не монополия пустыни, а один из распространенных способов водоснабжения даже в районах, богатых поверхностной пресной водой. Не говоря уже о тех местах, где есть реки и озера, но возможности их использования для водоснабжения ограничены. Дело в том, что подземные воды имеют одно серьезное преимущество перед речными или озерными - их не нужно так тщательно очищать. Чтобы вы почувствовали масштабы использования подземных вод, отметим, что уже несколько лет назад в нашей стране они обеспечивали более 60 процентов всего централизованного водоснабжения. Есть страны, где подземные воды в основном из-за загрязнения рек используются в еще большей мере. В Бельгии, например, они покрывают 90 процентов всех потребностей в воде, в Голландии и ФРГ - 75, а в Дании почти 100 процентов. В Соединенных Штатах Америки несколько лет назад почти третья часть всех расходов воды на орошение покрывалась за счет подземных источников, причем удельный вес использования подземных вод непрерывно растет.
Природными артезианскими скважинами, или, коротко, артскважинами, из которых вода идет самотеком, человек пользуется давно. А вот бурить скважины для добывания воды, особенно глубокие, научились сравнительно недавно. Первую относительно глубокую скважину пробурили в пригороде Парижа Гренеле в 1840 году, глубина ее в итоге была доведена до 550 метров. Бурение продолжалось семь лет, когда дошли до глубины 506 метров, из-под земли ударил водяной фонтан высотой 33 метра. Проект этой скважины разработал известный французский физик Доминик Араго, открывший поляризацию света, намагничивающее действие электрического тока и много других важных явлений. Он состоял, кстати, членом Петербургской академии наук. Руководивший бурением инженер Мюло за эту работу был награжден орденом Почетного легиона. Сейчас полукилометровая скважина - рядовое явление, сплошь и рядом пресную воду добывают с километровой глубины, а то и с полутора километров. Если понадобилось бы, то легко пробурили и более глубокие скважины, но на больших глубинах, как правило, лежат соленые и сильно нагретые воды. До них добирается энергетика как до бесплатного источника тепла.
Если где-нибудь что-нибудь берешь и хочешь брать долго, нужно думать о том, как восполняется твое потребление. Запасы подземной воды в какой-то степени пополняются за счет атмосферной влаги, которая просачивается, или, как говорят гидрологи, фильтруется в землю. Но нередко пополнение никак не компенсирует того, что человек выкачивает из какого-нибудь подземного озера, из-за чего уровень грунтовых вод в данном районе падает. В литературе по этому поводу приводится немало поучительных примеров. Артезианские скважины в некоторых северных штатах США, дававшие еще несколько десятилетий назад фонтаны высотой до 100 метров и даже затопившие однажды небольшой городок Бел Плейн, постепенно перестали фонтанировать, и сейчас воду из них приходится извлекать насосами. В другом, центральном районе США стал заметно иссякать мощный источник подземных вод, позволивший в свое время оросить безводные степи и превратить их в цветущий сельскохозяйственный район. Уровень воды в подземном хранилище упал более чем на 200 метров и продолжает катастрофически падать каждый год примерно на метр. Понижается уровень грунтовых вод и в районе городов, где широко пользуются артезианскими скважинами. Так, за несколько десятков лет уровень пресной подземной воды уменьшился в районе Москвы более чем на 40 метров, в Ленинграде - на 50, в Киеве - на 65, в Лондоне более чем на 100, в Париже - на 120, а Токио - на 150 метров. Когда вода берется из сравнительно рыхлых пластов, то наблюдается даже некоторое оседание грунта. В столице Мексики, городе Мехико, оседание местами превышает семь метров, и там не только запрещено бурить артезианские скважины, но приходится закачивать в подземные полости воду под большим давлением, чтобы предотвратить оседание и повреждение зданий.
Конечно, для пустыни подобные проблемы не так уж значительны, но все же, пользуясь таким перспективным источником влаги, как подземная вода, приходится продумывать и тщательно изучать очень многое.
Третий названный нами источник - скопления солоноватых вод - часто располагается в подземном резервуаре, дном которого служит более тяжелая, более плотная соленая вода. Об этом хорошо знали древние обитатели пустыни. Они экспериментально установили, что когда в некоторых колодцах заканчивается пресная вода, то из них поднимают сначала воду солоноватую, а потом соленую. То, что именно так и должно быть, нетрудно догадаться - между пресной и соленой водой не может быть совершенно резкой границы: всегда происходит некоторое перемешивание разной по плотности воды, в частности, за счет диффузии и тепловой конвекции. Пользуясь водой из колодца с соленым дном, наши пастухи давно установили, что нет также резкой границы между пригодностью и непригодностью воды. Овцы, а особенно верблюды, пьют и солоноватую воду. Если в воде растворено не очень много соли, то ею можно даже поливать землю.
В наше время принято точно оценивать пригодность воды с растворенными солями, или, как ее называют, минерализованной воды. Не вдаваясь в подробности набора растворенных солей, прежде всего оценивают их общее количество в граммах на литр чистой воды. И можно уверенно сказать, что вода, которая содержит соли менее 6-7 граммов на литр, может использоваться в животноводстве - овцы пьют ее и ничего лучшего не просят, а верблюды зимой согласны даже на воду соленость которой составляет до 15 граммов на литр. Более соленая вода уже сама по себе непригодна для скота, ее нужно опреснять. Более соленая, значит, почти морская: в Черном море соленость воды составляет 18 граммов на литр (соленость морской воды обычно оценивают в промиллях, это тысячная часть чего-либо, так же, как процент - сотая; число промиллей как раз и есть число граммов на литр, так как масса литра дистиллированной воды - 1000 граммов, соленость воды Каспийского моря - 12-14 граммов на литр), в Мировом океане 35 граммов на литр, а в экзотическом Мертвом море - 270, в некоторые годы более 300 граммов на литр. Не нужно удивляться такой широкой гамме солености - многое зависит от поступления пресной воды из рек. Поэтому в районах дельты морская вода менее соленая, чем в среднем по всему водоему. У озера Балхаш западная часть совсем пресная, а восточная довольно соленая. Подземные воды тоже имеют разную соленость, но в основном это сильно минерализованные воды, в них обычно содержится 30 и даже более граммов минеральных солей на литр. Причем запасы таких соленых вод, особенно если учесть моря и озера, огромны.
Нужно прямо сказать, что сегодня опреснение соленых вод для пустынь - это проблема больше научная, чем техническая. Здесь еще немало нерешенных задач, не до конца исследованных методов опреснения. Но в то же время кое-где опреснение соленой воды проводится в промышленных масштабах, многие предприятия и жители в таких городах, как Красноводск или Шевченко, полностью обеспечиваются пресной водой из мощных опреснительных установок. Конструкторы создали различные опытные образцы сравнительно малых опреснителей производительностью от 20 до 500 кубических метров воды в сутки, то есть, грубо говоря, от 1 до 30 ведер в минуту. Предполагается, что несколько тысяч таких опреснителей, установленных в пустыне, смогут дать жизнь огромным территориям, позволят использовать их для сельского хозяйства, прежде всего для животноводства. Обсуждается возможность постройки в Каракумах достаточно мощных базовых опреснителей, каждый из которых обеспечит водой пастбища площадью 100-150 тысяч гектаров.
При разработке опреснителей учитывается многолетний опыт эксплуатации семи больших установок, работающих в городе Шевченко и получающих тепловую энергию от теплоэлектроцентрали и атомной электростанции. Эти установки, как и многие проектируемые опреснители для пустынных местностей, используют старый добрый метод получения пресной воды путем выпаривания - морская вода нагревается до кипения, и полученные пары, которые уже не содержат соли, конденсируются, превращаются в пресную воду. Происходит дистилляция воды, и сам этот метод опреснения называют дистилляционным.
Один из первых опреснителей дает 160 кубических метров воды в час, то есть может за час наполнить водой четыре железнодорожные цистерны. Последующие промышленные опреснители дают каждый час 500-600 кубических метров воды, это уже 12-15 цистерн. Морскую воду выпаривают не до конца, довольствуются превращением в обессоленный пар лишь 50-60 процентов морской воды. При этом в наиболее экономичной установке на каждый кубометр пресной воды затрачивается примерно столько тепла, сколько можно получить при сжигании 7-10 килограммов нефти. Значит, вместо того, чтобы привозить в пустыню тонну воды, достаточно будет привезти туда 10 килограммов жидкого топлива, что сделать в 100 раз легче. Но нужно учесть, что опреснитель нуждается в уходе, в периодическом удалении накипи, в некотором количестве электроэнергии - примерно 3-4 киловатт-часа на каждый кубометр воды. Так что опреснение воды, как видите, дело выгодное, но пока еще непростое. Вот почему такой большой интерес вызывают научные работы, в которых пресную воду из соленой предполагается получать не выпариванием, а принципиально иными методами.
Но об этом несколько позже. А сейчас нам остается вспомнить про четвертый по нашему счету и первый по результативности способ снабжения пустыни водой. Про строительство оросительных каналов.
Труженики пустыни
Какое-то неприятное, даже, пожалуй, страшное само слово "пустыня". Оно не оставляет никакой надежды, решительно объявляя - здесь ничего нет и быть не может. Здесь пустота, пустыня. И действительно, если просуммировать даже те краткие сведения о пустыне, которые уже сообщались, картина получится не очень веселая. Воды нет, за год выпадает несколько десятков миллиметров дождя и снега, в то время как другим районам за год в среднем достается метровый слой влаги. Летом испепеляющая жара, сорок, а то и больше градусов, причем в тени, а на солнце даже произнести страшно - песок нагревается до восьмидесяти. И в основном очень скверные почвы - пески, растрескавшаяся глина, известняк, гипс, соляные корки. На многие сотни километров тянется пустыня, сколько, казалось бы, ни идти, ни ехать, все одна и та же безжизненная земля.
Но вот мы раскрываем томик стихов замечательного туркменского поэта Сеитназара Сейди, современника Пушкина, и читаем:
Выйду без цели вешней бродить порой.
Манят вдаль твои дороги, пустыня.
Брошу дом, распрощусь с постылой горой,
Земли все пред тобой убоги, пустыня.
Что это? Поэтические гиперболы? Восторги человека, поддавшегося минутному настроению? Конечно же, нет. Для людей, выросших в пустыне или рядом с ней, земля эта действительно величественна и прекрасна, как и всякая земля, по которой ходит человек, на которой он живет и трудится. Но даже если отбросить субъективные ощущения, можно твердо сказать - пустыня не есть какой-то географический вакуум, она не так бедна, как может показаться с первого взгляда, не так пустынна.
На голых, казалось бы, песках весной вспыхивает фейерверк цветения - жизнь есть и здесь. Там, где ящерица или насекомое погибают через несколько минут, оказавшись на горячем летнем песке, обитают многие десятки видов насекомых и животных. Тактика их проста - в зной они зарываются в песок. Даже среди совершенно мертвых солончаков жизнь не сдается, не уступает - выбивается чуть ли не прямо из-под соли растение солянка, только в Средней Азии их восемьдесят видов. А вот еще один стойкий солдат - песчаная акация одиноко поднимается над барханом подобно той сосне, которая "на Севере диком растет одиноко на голой вершине...". И вдали страж жизни, несгибаемый саксаул: всякий, кто видел его, навсегда запомнит скрюченные и твердые как камень стволы без коры и совершенно без листвы - нужно беречь скупые капли запасенной влаги, нельзя позволить себе такую роскошь, как листья, с недопустимой легкостью испаряющие влагу. Древесина саксаула настолько плотная и твердая, что тонет в воде, ее не берет ни пила, ни топор.
Совсем не назовешь пустотой, пустыней в истинном смысле слова огромные территории с закрепленными песками. И особенно пустынные территории с суглинистыми и лессовыми почвами. На них много кустарников, трав, и на каждом квадратном метре весной вырастает до тысячи растений. Растительность настолько разнообразна, настолько свежа, что, питаясь ею, овцы могут месяц, а то и полтора обходиться без водопоя. Много полыни, есть целые полынные пастбища. Это обычно небольшие, без всякой горечи кустики, которые служат прекрасным кормом скоту. Так что к пустынной полыни неприменимо привычное выражение "горький как полынь". Знойным летом она засыхает, но не умирает, а когда начинается относительная осенняя прохлада, пустынная полынь возрождается, продолжает прерванное цветение. "Полынь жир нагоняет", - говорят пастухи и стараются, чтобы зимой стада обязательно покормились на полынных, или, как их еще называют, на жировочных пастбищах. В то же время многие травы живут в пустыне лишь считанные недели - вспышка жизни в относительно влажные весенние месяцы и передача эстафеты следующему поколению, семена которого взойдут через год. Такие растения называют эфемерами, то есть мимолетными, призрачными.
Стать многолетним растением пустыни непросто. Вот, например, пустынный злак - аристида, который туркмены называют селин, а казахи селеу. И еще его называют пионером закрепления песков - селин первым поселяется на голых барханах, всеми своими силами старается выжить, закрепиться на песке.
Разросшийся селин внешне напоминает высокий, ростом в метр, иногда в полтора, зеленый сноп, а корневая система его занимает площадь в 20-25 квадратных метров. Корни растения снабжены одним удивительным приспособлением - на них как бы надета тоненькая защитная трубочка, этот чехол растение создает само из смеси песка и растительного сока. Развеет ветер песок, оголятся корни селина, а растение не погибнет - трубочки будут долго защищать каждый тоненький корешок от лучей солнца. И вот еще что интересно - корни селина расположены в песке несколькими ярусами. Один ярус развивается там, где находится нынешний горизонт влажности, другой выше или глубже, там, где влажный слой был раньше, третий корневой ярус в поисках влаги уходит совсем глубоко. Вообще в засушливых почвах корневая система - это верх совершенства, она снабжает растение в условиях острейшего дефицита влаги. Эфемер кара-иляк, вырастающий сантиметров на десять, имеет многометровые расходящиеся в горизонтальной плоскости корни, разветвляющиеся густыми мелкими корешками. А двадцатиметровые корни песчаной акации, одного из так называемых псаммофитов, песколюбов, нередко добираются сквозь толщу песка до самых грунтовых вод.
Но не будем вдаваться в ботанические подробности, которые всегда удивительно интересны и неотвратимо доказывают могучую жизненную силу растительного мира, его неприхотливость, умение приспосабливаться к невыносимым, казалось бы, трудностям. Иногда усилий флоры хватает лишь на то, чтобы махнуть одиноким зеленым флажком, сообщить миру о своем существовании. Но нередко пустынной растительности вполне достаточно, чтобы дать корм стадам, дать пескам почетное звание пастбища. Конечно, это не такие богатые фабрики зеленого корма, как луга средней полосы или украинские степи. С квадратного метра животное может получить значительно меньше корма, чем в других, более богатых влагою местах, и поэтому стада чаще перегоняют с места на место, от одного колодца до другого. Лучшим комплиментом пустыне могут стать такие цифры: в Туркменистане более 80 процентов территории - пустыня и почти три четверти этой гигантской площади так или иначе используются в сельском хозяйств, в основном как пастбища. Подводя итог, можно твердо сказать, что пустыня - это не территория смерти, это территория жизни. Хотя, правда, очень трудной жизни.
В популярных публикациях о взаимодействии человека с природой, в частности о его взаимоотношениях с пустыней, часто можно встретить такие выражения, как "наступление на пустыню", "покорение пустыни", "завоевание пустыни" и так далее. Думается, что столь жестокие слова неуместны, когда речь идет о нашем партнере, нашей кормилице-природе. Чтобы пустыня помогала человеку, кормила его, создавала благоприятные условия для жизни, ее не нужно покорять, не нужно силой заставлять отдавать больше, чем она может. Пустыне нужно помогать, и только так, только в гармонии с этой сложной и потенциально богатой природной средой должен действовать человек.
Главная помощь, которая может быть оказана пустыне, - утоление ее извечной жажды. Одно из основных достоинств большинства пустынных территорий состоит в том, что они находятся в теплых районах, где нет недостатка в солнечной радиации. В других аналогичных по солнечности местах, но более богатых влагой, произрастают ананасы и апельсины, собирают по нескольку урожаев пшеницы в год. Да что там другие края - в самой пустыне, там, где выбивается на поверхность вода, вырастают прямо среди раскаленных песков богатейшие зеленые острова оазисов. В наше время в среднеазиатских пустынях многое сделано и делается, чтобы максимально использовать местные источники воды, скажем, улучшить водосбор с такыров или расширить масштабы применения опреснителей местных соленых вод. Но наиболее эффективная водная помощь пустыне связана с использованием столь мощного источника, как реки. Если полностью собрать всю воду, попадающую на все такыры Туркменистана, то получится до одного кубического километра в год. Столько же воды можно получить, используя около двух процентов стока одной Амударьи. Получая воду из рек для передачи ее засушливым землям, мы как бы восстанавливаем справедливость, мы возвращаем влагу, которая по праву им принадлежит и не попадает только из-за сложных процессов в атмосфере, смещающих источники осадков к северу и к югу от экватора. Труженики пустыни всегда понимали, сколь надежный и богатый источник воды представляют собой реки, и всегда умели этим источником пользоваться.
Волга впадает в Каспийское море, Днепр - в Черное, Кама и Ока - в Волгу. А куда впадает река Мургаб? Оказывается, никуда. А немалая, между прочим, речка, она несет в пять раз больше воды, чем подмосковная Пахра. Мургаб начинается в горах Афганистана, спускается вниз и, подхватив как приток реку Кушка, пробирается в Южные Каракумы, где и теряется в песках. Много столетий Мургаб все меньше и меньше углубляется в пустыню. Потому что все больше и больше воды по пути разбирают на орошение А вот другая река - Зеравшан. Когда-то он был притоком Амударьи, но разбор воды на орошение, который начался, судя по всему, еще 5-6 тысяч лет назад, постепенно разобщил эти реки. Сейчас воды Зеравшана не доходят километров двести до Амударьи. Правда, в годы большого стока, то есть в годы сильного таяния снегов или обильных дождей, зеравшанская вода вновь сливается с амударьинской. Так, в 1923 и в 1944 годах обводнялся высохший зеравшанский рукав Махандарья, соединявший когда-то Зеравшан с Амударьей.
Разбор речной воды на орошение, ликвидация речного русла до того, как оно придет к назначенному природой финишу, - явление типичное. И когда специалисты, занимающиеся поливным земледелием, говорят о реках, они прежде всего отмечают, каков сток воды, сколько кубических метров воды переносит река за секунду в разное время года, кто и сколько воды отбирает по пути, что остается для более низких по течению районов. Если им, конечно, вообще что-либо остается - возможности реки всегда ограничены, и чем больше воды ответвляется в сторону, тем меньше ее идет дальше вниз.
Есть в Средней Азии реки, которые уже в далекие времена обросли бессчетными ветками каналов, те, в свою очередь, ветвились более мелкими каналами и канальчиками. Такая разветвленная сеть вторгалась на поля, где совсем неширокими арыками проходила между рядами растений. Эти древние поливные земли официально так и именуются: "земли древнего орошения". Они образуют оазисы, но не такие, как в центре пустыни, возле выбивающегося на поверхность подземного ключа. На землях древнего орошения выросли оазисы-гиганты со многими селениями и городами, центрами хозяйственной и культурной жизни, с многомиллионным населением. Таковы расположенные по соседству Тедженский и Мургабский оазисы в Туркменистане: не острова, а огромные зеленые материки в песках Южных Каракумов. На долю их приходится почти половина всех посевных площадей и примерно треть всего населения республики. Здесь находятся такие крупные города, как Мары, Байрам-Али, Теджен. Люди издавна селились на орошаемых землях, ставших плодородными благодаря разветвленным каналам, многочисленным плотинам и водохранилищам, сложной системе распределения воды. Недалеко от Байрам-Али находятся руины Древнего Мерва, одного из крупнейших очагов цивилизации на Востоке, славившегося, в частности, своими библиотеками. Только в одной из них в тринадцатом веке насчитывалось 120 тысяч томов. И культурное богатство начиналось с оросительных каналов - культура расцветала там, где расцвела жизнь.
Два всемирно известных узбекских оазиса - Бухарский и Самаркандский - выросли на землях, орошаемых водами реки Зеравшан, но, конечно, опять-таки с помощью каналов, плотин, водохранилищ. Упоминания о Бухаре относятся ко второму, а о Самарканде к шестому веку до нашей эры, к временам походов Александра Македонского. Бухара и Самарканд всегда стояли в центре событий, происходивших в Средней Азии, как из-за выгодного географического положения, так и из-за богатств, которые принесли им плодородные орошаемые земли.
Вспоминая земли древнего орошения, обязательно нужно назвать Хорезм, самый северный, самый близкий к России оазис-гигант. Он находится в нижнем течении Амударьи, начинается примерно в пятистах километрах от того места, где она впадает в Аральское море. И от берегов Каспия до Хорезма тоже километров 500-600, правда, по пустынной территории. С востока к Хорезмскому оазису вплотную подходят песчаные барханы Кызылкумов, с запада - пески Каракумов. Атмосферные осадки в оазисе ничтожны, они обычно составляют 100, а то и 80 миллиметров в год. Но многочисленные рукава большой реки, каналы, иногда довольно крупные, даже судоходные, "разводят" воду на большие территории, где под жарким солнцем вырастают хлопок, хлеб, великолепные дыни, абрикосы, персики, айва. Кормовые травы скашивают по четыре раза в год, так что есть прекрасная база для животноводства. Но вот любопытный парадокс: оказывается, есть такие выросшие в пустыне животные, которые не одним кормом сыты и обилие влаги для них просто нестерпимо. Им подавай сухой пустынный климат, подавай жару, степную полынь и скромный водный рацион. Эти животные - каракульские овцы. Все попытки разводить их во влагообильном Хорезме закончились тем, что овец пришлось отправлять в соседние пустынные каракалпакские и туркменские пастбища. Не случайно все мировое производство каракуля сосредоточено в пустынях.
Одно из важных слагаемых здешнего плодородия - великолепные почвы, которые тоже в значительной мере созданы рекой. Житель Поволжья или Приднепровья будет просто потрясен, взглянув на воды Амударьи, особенно в нижнем ее течении. Они темно-коричневые и чрезвычайно мутные, кажется, что это не речная вода, а какой-то поток странного густого напитка, вырвавшийся из фантастического гигантского кофейника. По мутности вода Амударьи близка к мировому чемпиону в этой области - Тигру. В ней значительно больше илистых частиц, чем в водах таких рекордсменов мутности, как Нил и Инд. Вместе с максимальной годовой нормой воды, выливаемой на поля (примерно 700 килограммов на квадратный метр), Нил приносит около килограмма ила, а Амударья - 2,4 килограмма. Стоит ли после этого говорить об илистости вод Нижней Волги, которые в таком же количестве воды содержат всего каких-то 80 граммов ила.
Хорезмский оазис - тема отдельного большого рассказа, а может быть, и вдохновенной поэмы. Хорезм - история многих эпох и народов, о них напоминают нам открытия археологов и сохранившиеся великолепные минареты древних городов. Однако, чтобы вернуться на тропу нашего основного повествования, мы, к сожалению, оставляем в стороне эту интересную тему и завершаем короткую экскурсию в Хорезм. Заметим лишь на прощание, что в Хорезме с особой ясностью видишь, как много может пустыня дать человеку, если ей дать воду.
Особый интерес к поливным землям вспыхнул во время так называемого хлопкового кризиса в середине прошлого века, когда Соединенные Штаты Америки из-за гражданской войны Севера и Юга перестали поставлять хлопок на мировой рынок. Даже царь Александр III отвел себе участок под хлопчатник в дельте Мургаба. Но одного желания выращивать хлопок было недостаточно. В климатическом отношении Средняя Азия прекрасное место для хлопчатника, однако для него нужно не только солнце, но и очень много воды. Именно очень много: на каждый квадратный метр хлопковых полей за лето необходимо вылить не менее 1500 литров воды, почти в пять раз больше, чем требует пшеница. А столько могут дать только каналы, питаемые от рек, богатых водой. Конечно, и до Октября в Средней Азии выращивали хлопок, но значительно меньше, чем в принципе было возможно. Чтобы увеличить производство хлопка, нужно было расширять орошаемые площади, строить мощные оросительные системы. А для этого нужны были крупные капиталовложения, эффективная техника, организация строительных работ большого масштаба, возможность централизованно распоряжаться землей и водой. Для отсталой капиталистической России все это было невозможно.
То, что за годы Советской власти сделано в Средней Азии в части орошения новых земель, достаточно четко отражено в одной цифре: хлопчатника в этом регионе выращивается в несколько раз больше, чем в предреволюционные годы. За этим стоит хлопковое изобилие, столь необходимое текстильной, легкой и пищевой промышленности. И конечно же, гигантская работа по постройке мощнейших каналов, по орошению новых земель, большинство из которых недавно были не более чем пустыней.
Многие построенные в годы Советской власти среднеазиатские каналы называют реками. И вполне справедливо - по ним ходят теплоходы, в них ловится рыба, в летнюю жару плавают ребятишки, тянутся каналы на десятки и даже на сотни километров. По ним ежесекундно проходят десятки, а где и сотни кубометров воды, такому стоку могут позавидовать многие настоящие реки. И главное, по берегам каналов вдоль многочисленных ответвлений вырастают рощи, зеленеют поля, в пустынных совсем недавно местах поселяются люди. Создается, как принято говорить, культурная зона. И уже не заметишь разницы между природной рекой и рукотворной, только неестественная прямолинейность русла напоминает о благородных трудах человека, о его добром участии в делах природы.
О каждом среднеазиатском канале можно написать книгу. О его истории, о мечтах и проектах, о строительстве, которое в пустыне всегда подвиг. И о том, что дал канал, какие земли сделал плодородными, какие культуры позволил выращивать и в каких количествах. А главное, о том, как изменил жизнь людей близлежащих районов, сделал их сильнее, щедро напоил водой, внес свой важный вклад в улучшение быта, подъем культуры.
Вот Большой Ферганский канал, сокращенно БФК, построенный в 1939 году по инициативе колхозников методом народной стройки. Он получает воды из Карадарьи, которая позже, сливаясь с Нарыном, дает начало Сырдарье. Канал протянулся на 350 километров, он не только напоил пустовавшие земли, но и дал воду многим рекам, прорезав их русла. Через год от БФК ответвлялись Южный и Северный Ферганские каналы, оживившие в пустыне новые большие территории.
Широкая рукотворная река с запада на восток прорезала Голодную степь примерно в двухстах километрах южнее Ташкента - это Южно-Голодностепский канал, получающий воду из Сырдарьи. Плодородный оазис площадью в 200 тысяч гектаров создала сырдарьинская вода в пустыне, о которой достаточно красноречиво говорит ее название. А не так давно путешественник писал об этих местах: "Боже сохрани сбиться с дороги во время перехода или пролить воду, имеющуюся у вас в запасе: можете быть уверены, что помощи не получите ниоткуда. Прибавьте к этому жару сорок градусов в мае, отражение солнца, которое нестерпимо беспокоит глаза, изнурение дня... и вы составите себе хотя бы приблизительное представление об условиях пребывания в Голодной степи".
Мечты об орошении Голодной степи отразились в одной из народных легенд о богатыре Фархаде. Желая сделать благо своему народу, красавица Ширин объявила, что выйдет замуж за Фархада, если он, разрушив скалы, пустит в Голодную степь воды Сырдарьи. Но даже и в легенде, правда из-за коварства недругов, сырдарьинская вода так и не попала в пустыню.
Несколько раз предпринимались попытки уже не в легенде, а в реальности пустить воду в Голодную степь. В конце прошлого века неудачей закончилось строительство Кауфманского канала - вода по нему не пошла, и девятилетний труд многих тысяч людей пропал напрасно. Примерно в то же время семь лет сооружали другой канал - Бухарский арык. И снова неудача: искусственная река не пожелала идти в пустыню. Только строительство, начатое в 1949 году, завершилось созданием почти стотридцатикилометрового искусственного русла с десятками гидротехнических сооружений и двумя мощными насосными станциями. Уже через несколько лет благодаря искусственной голодностепской реке было освоено 200 тысяч гектаров пустынной целины.
И еще об одном канале хочется вспомнить - о тысячекилометровой Каракумдарье, то есть Каракумреке. Именно так часто называют прорезавший пустыню Каракумский канал имени Владимира Ильича Ленина. Но прежде чем рассказывать об этом сооружении, несколько слов о том, как в наше время строят каналы.
Несколько раз мне приходилось убеждаться, что даже люди, близкие к технике, а иногда и к строительству, имеют об этом не совсем точное представление. Многие думают, что прорыть канал в песках - значит прорыть его в буквальном смысле слова: мощными землеройными машинами прокопать канаву, вывезти из будущего русла грунт, забетонировать стенки канала или одеть их бетонными плитами, чтобы вода не уходила в песок, убрать перемычку и, наконец, пустить воду.
В действительности все происходит иначе. Сначала прокладывают очень небольшой, то есть неглубокий и неширокий канал. У гидростроителей его принято называть пионерным каналом или попросту "пионеркой". Причем при строительстве "пионерного" песок из его будущего русла не вывозят, а в основном сдвигают бульдозерами - выбирать его экскаваторами и вывозить самосвалами дело сложное. Много песка будет просто просачиваться в щели и уходить из ковша, а машины с большим трудом смогут выбираться из песчаного котлована-ловушки. Когда "пионерный" готов, в него запускают воду, и за дело берутся земснаряды. Они выкачивают пульпу, густую смесь песка с водой, и таким образом расширяют и углубляют русло. Земснаряды, эти корабли-землекопы, и есть главные работники, прокладывающие русла больших каналов.
Теперь об облицовке стенок. Хорошо бы сделать стенки канала водонепроницаемыми, чтобы вода не уходила в песок, то есть не было бы, как принято говорить, фильтрации воды в грунт. Но бетонные стенки дело дорогое и, главное, очень трудоемкое. И поэтому их почти никогда не возводят, смирившись с потерей, с фильтрацией некоторой части воды. Иногда потери весьма ощутимы, особенно если канал протяженный. Порой песчаные откосы и дно канала постепенно забиваются мелкими взвешенными частицами, которые несет вода. Стенка канала как бы сама собой "обмазывается" глинистыми фракциями, и потери воды резко снижаются. Наряду с проблемой снижения фильтрации есть и другая: заиливание канала, то есть засорение русла илом, а также пылью и песком, которые гонит по пустыне ветер. Обе проблемы - лишь небольшая часть того, над чем приходится задумываться и работать ученым и инженерам, всем тем, кто занимается переброской крупных масс воды на большие расстояния.
История Каракумского канала начинается с тех далеких времен, когда проблемой, так сказать, занималась сама природа. Если бы во время нашего мысленного космического полета мы внимательно всмотрелись в желтое пятно Каракумов, то помимо широкой и явно заметной Амударьи увидели бы еще одно русло, прорезающее пустыню. Оно начинается южнее Аральского моря, в довольно большой впадине, в углублении, которое имеет свое географическое название - Сарыкамышская впадина. Это довольно большой по площади район, некоторые участки которого лежат на 40 метров ниже уровня моря. Глубина немалая - примерно на такой "глубине" находится улица, когда вы смотрите на нее с балкона, расположенного на двенадцатом этаже.
Начавшись в Сарыкамышской впадине, русло, извиваясь, уходит из юг, а потом на запад, в сторону Каспийского моря. И, лишь немного не добравшись до него, обрывается в прибрежных солончаках. Тщетно искать на карте реку, замеченную нами с большой высоты, потому что ее нельзя назвать рекой, - то, что вы видели, есть всего лишь старое русло древней реки Узбоя. Получая воды от Амударьи через третьи руки, через большой водоем, который был на месте Сарыкамышской впадины, Узбой переносил эти воды в Каспий. Опустившись со своей космической орбиты на Землю и отправившись в район древнего Узбоя, вы увидите, что его глубокое и извилистое русло почти совершенно сухо, воды в нем нет. Попутешествовав вдоль Узбоя, можно кое-где заметить воду, но это, конечно, никакая не река, а небольшие озера, почти всегда соленые, образованные естественным стоком: дождями, таянием снегов или иногда выходом на поверхность грунтовых вод.
История Узбоя, точнее история отношений человека к его руслу, могла бы послужить темой для многосерийного детективного фильма, охватывающего многие эпохи и самые разные события - от жестоких, кровавых расправ хивинских правителей над путешественниками до острейших научных дискуссий нашего времени. Не будем углубляться в очень далекие эпохи, вспомним петровские времена, когда Россия энергично искала водный путь в Индию, надеясь, что туда можно добираться по Волге, через Каспий и затем по рекам, пересекающим Среднюю Азию. "А буде сыщится реками великими путь в Индею, - писал в Посольский приказ один из его чиновников, Андрей Вениус, - и промысел торговый учинится, то самая великая прибыль великого государя казне и московскому государству иметь быти". Главная надежда на возможность отыскания водного пути в Индию основывалась на слухах о том, что Узбой в сравнительно недавние времена был полноводной рекой и что он пуст только потому, что хивинский хан построил плотину и отобрал на орошение полей шедшую в Узбой амударьинскую воду. Поэтому вполне реалистично звучал безапелляционный петровский указ 1716 года: "До Индии путь водяной сыскать". То, что Узбой был полноводной рекой, подтверждали многочисленные стоянки и остатки поселений человека на его берегах. Исследованиям русла древнего Узбоя и оценке возможности вернуть в него воду как раз и были посвящены экспедиции Бековича-Черкасского, столь трагично закончившиеся для него самого и для многих тысяч русских солдат и офицеров.
Интерес к водному пути через Каспий в Среднюю Азию не пропадал никогда, но с особой силой проявился в конце прошлого века в делах талантливого русского гидротехника, полковника Генерального штаба А. Глуховского. В 1879 году он организовал крупную экспедицию в район Узбоя, Сарыкамышской впадины и дельты Амударьи, а через четыре года опубликовал книгу "Пропуск вод р. Аму-дарьи по старому ее руслу в Каспийское море и образование непрерывного водного пути от границ Афганистана по Аму-дарье, Каспию, Волге и Мариинской системе до Петербурга и Балтийского моря". Проект А. Глуховского, разумеется, не был реализован. Более того, интерес к нему пропал после строительства железной дороги от каспийского порта Красноводска на восток до крупных городов Средней Азии. Показательно вот что - хотя проект Глуховского преследовал главным образом транспортные цели, в нем разрабатывались и проблемы орошения засушливых земель. Однако эта сторона, как и весь проект в целом, занимала лишь небольшую группу энтузиастов. Достаточно сказать, что в те времена не нашлось даже средств для освоения богатейшего геодезического материала, собранного экспедицией А. Глуховского ценой немалых трудов и затрат. Основные материалы много лет пролежали в полной неизвестности, лишь при Советской власти их разыскали и обработали.
Последний и самый серьезный всплеск интереса к ответвлению части вод Амударьи в русло Узбоя относится к нашему времени, к первым послевоенным годам. В 1950 году было принято решение о строительстве Главного Туркменского канала, сокращенно ГТК, который, используя русло Узбоя, должен был перебросить амударьинскую воду в юго-западную часть Туркменистана. Появление воды в прилегающей к Каспию области субтропического климата сразу создало бы богатейший сельскохозяйственный район с диапазоном культур от мандаринов до тонковолокнистого хлопка, от кофе до гранатов.
В основном рассматривалось три варианта канала с учетом тщательнейшего изучения местности, инженерных расчетов и экономических прогнозов. Один из вариантов предусматривал заполнение Сарыкамышской впадины по старым руслам, связывающим ее с Амударьей, а затем уже из этого огромного водохранилища должно было осуществляться обводнение Узбоя. Проект был довольно быстро отвергнут, в частности потому, что заполнение Сарыкамышской впадины водой, даже при значительном ее потреблении из реки, заняло бы чуть ли не пятьдесят лет.
Два других проекта предусматривали создание канала в обход Сарыкамышской котловины, но и они оказались неудачными. Один из них, наиболее привлекательный, предполагал, что, обогнув впадину, вода пойдет по уже готовому "каналу" - по руслу Узбоя, и таким образом для создания Главного Туркменского канала не потребуются большие строительные работы. Вариант был отвергнут после тщательных геологических исследований, выявивших совершенно потрясающий факт: оказалось, что Узбой никогда не был рекой в полном смысле слова. Это был периодически действовавший местный водосток, куда сбрасывались воды из Сарыкамышской котловины, когда их там становилось слишком много. В русле Узбоя поверхностная вода объединялась с солеными подземными водами, что способствовало подъему солей из земных глубин на поверхность, и в итоге достаточно мощный слой почвы оказался бы сильно засоленным. Геологи обнаружили, что в русле Узбоя толщина соляного слоя огромна - она местами превышает 40 метров! Если пустить по руслу пресную воду, она на протяжении десятилетий будет растворять несметные запасы солей и превращаться в никому не нужную соленую воду.
Когда было доказано, что использовать русло Узбоя для ГТК невозможно, появился другой проект канала не только в обход Сарыкамышской впадины, но и в обход русла Узбоя, в стороне от него, так называемый целинный вариант. Вариант, конечно, чрезвычайно трудный, в нем ничего не оставалось от прежних достоинств. В частности, русло нужно было рыть заново. Но и этот проект оказался неосуществимым опять-таки после детальных геологических исследований, которые показали, что в районе трассы канала проходит гигантский тектонический разлом и при известных обстоятельствах в него могла уйти вся отобранная у Амударьи вода.
Проект ГТК был окончательно отвергнут. На смену ему пришел проект переброски вод Амударьи в юго-западный Туркменистан не северным, а южным путем. Именно он сейчас более чем на две трети реализован, именно с него начался Каракумский канал имени В. И. Ленина, который сегодня имеет протяженность более 1000 километров, а после окончания всех работ протянется почти на полторы тысячи километров. В числе важных достоинств южного варианта Каракумреки то, что она пересекла бассейны рек Мургаба и Теджена, наполнила их водой и дала им новые силы для орошения полей Тедженского и Мургабского оазисов. Кроме того, южная трасса канала в отличие от северной прошла по обжитым территориям, поэтому появившиеся огромные орошаемые территории легче было осваивать. Сегодня в зоне Каракумского канала освоено почти полмиллиона гектаров плодородных пахотных земель. Когда же создание рукотворной Каракумреки будет завершено и она подойдет почти к самому Каспию, в плодородное поле благодаря амударьинской воде превратится более миллиона гектаров бывшей пустыни. Такая площадь равна примерно пятой части всех полей, орошаемых в Средней Азии, и почти в полтора раза превышает всю территорию солнечной Абхазии.
А как же древний Узбой? Маловероятно, чтобы когда-либо возродилась идея его обводнения или, тем более, идея создания канала, соединяющего верховья Амударьи с Каспийским морем. Впрочем, будущее Узбоя трудно точно предсказывать главным образом в связи с заполнением Сарыкамышской впадины. Сейчас происходит энергичное заполнение впадины водой, хотя, казалось бы, создание Каракумского канала навсегда обрекало Сарыкамыш на роль большого безводного углубления на равнинной территории. Процесс не стихийный, не природный, он связан с деятельностью человека и отражает одну из сложнейших проблем, следующую по пятам за развитием поливного земледелия.
Мимолетно мы уже коснулись проблемы засоления почв, когда отвергли один из проектов обводнения Узбоя: проходившая некогда по его руслу пресная вода стала причиной появления сорокаметрового слоя засоленной почвы. Механизм процесса в упрощенном виде выглядит так: поверхностные воды фильтруются, то есть просачиваются сквозь почву, попадают в хранилища грунтовых вод и уровень последних поднимается. Если это соленые грунтовые воды, а в большинстве орошаемых районов Средней Азии они именно таковы, то вместе с ними поднимается соль, которая после испарения влаги остается в почве. Когда содержание солей в пахотном слое превысит четверть процента, земля перестанет родить, станет непригодной.
В атомной энергетике существует сложная проблема захоронения радиоактивных отходов, которые появляются на атомных электростанциях и должны быть упрятаны далеко и надежно. Похожая проблема существует и в поливном земледелии: это проблема извлечения и захоронения солей, которые поступают в почву вместе с поднимающимися грунтовыми водами.
Конечно же, проблема сложная, но она все же решается. Иначе поливное земледелие просто не могло бы развиваться. Один из главных методов - мелиорация, сбор соленых вод в самостоятельную сеть дренажных каналов и отвод их от мест орошения. Метод дорогой, но эффективный, применяется он очень широко. И если вам придется побывать на орошаемых полях, то рядом с питающими, оросительными каналами, по которым поступает пресная вода, вы увидите и дренажные каналы, по которым отводится вода соленая. Водный режим предусматривает специальный промыв почвы поливными водами в тот период, когда они имеются в избытке. Операция чем-то напоминает полоскание белья во время стирки, когда путем промывания в проточной воде вы удаляете из него остатки мыла. Именно в Сарыкамыш сбрасываются соленые промывные воды, появившиеся в результате мелиорации орошаемых земель, и именно этими водами наполняется природный сарыкамышский резервуар.
Вспомним о другом процессе, сопровождающем интенсивный разбор вод Амударьи на орошение. Река впадает в Аральское море, и пока мы еще можем употребить глагол "впадает" в настоящем времени. Но по мере того, как увеличивается забор воды из Амударьи, а одновременно для орошения других районов увеличивается забор воды из Сырдарьи (сегодня из годового стока этой реки в 35 кубокилометров на орошение берется больше половины - 20 кубокилометров), в Аральском море нарушается баланс между двумя главными гидрологическими факторами - притоком и испарением. Воды поступает все меньше и меньше, а солнце, не догадываясь об этом, продолжает испарять воду с той же интенсивностью. И вот вам результат - Аральское море мелеет. За последние 15 лет уровень Арала снизился примерно на пять метров, и сейчас на карте контуры моря заметно отличаются от того, что было несколько лет назад. Процесс прогрессирует, во всяком случае, мы упоминали расчеты, где для орошения используется весь сток Амударьи, не задумавшись в тот момент, что стопроцентное использование стока довольно быстро приведет к исчезновению Арала. И придется говорить в прошедшем времени: "Амударья впадала в Аральское море...", добавляя на всякий случай "...когда это море существовало".
Нужно сказать, что и здесь положение не безнадежное, имеются реальные проекты, которые позволят не наносить природе таких чувствительных потрясений, как ликвидация целого моря или создание больших соленых водоемов. Но мы на некоторое время прерываем линию нашего повествования и от сельскохозяйственных аспектов освоения пустыни переходим к аспектам промышленным.
Пустыни Средней Азии и Казахстана поистине огромные территории. И то, что из-за сложных перемещений влажного и сухого воздуха в атмосфере пустыням достается мало воды, совсем не означает, что и подземными кладами их обошла природа. Совсем наоборот - многие пустыни примыкают к горным массивам, к районам, где шли интенсивные геологические процессы, и вполне вероятно, что им в итоге досталось немало полезных рудных и нерудных ископаемых. Многие пустыни образовались на местах с интенсивной в прошлом растительностью, богатым животным миром. И вполне возможно, что в пустынных районах должно быть много ископаемого органического топлива. И наконец, мрачный спутник аридных земель - соли, во многих случаях они тоже могут представлять собой ценное сырье.
Такие вполне очевидные соображения довольно долго не принимались в расчет, и подземные кладовые пустынных территорий почти не разведывались. Более того, когда ископаемые богатства пустыни, казалось бы, сами шли в руки, по каким-то совершенно непонятным причинам они не разрабатывались и не использовались. Примером может послужить челекенская нефть. Издавна было известно, что местное население, то есть туркмены, живущие на острове Челекен, роют глубокие колодцы и просто черпают из них густую жидкость, которую можно прекрасно использовать как топливо. Первые сведения о челекенской нефти поступили в 1743 году от английского капитана Вудруфа. Но только примерно через полтора столетия, на пороге нынешнего века, бакинские нефтепромышленники начали проявлять интерес к месторождению и скупили пустынные земли, где были нефтяные колодцы.
Однако, скупив земли Челекена - в то время, кстати, он еще был островом, - нефтяные дельцы не стали вести добычу, чтобы не сбить цену на бакинскую нефть. Лишь перед первой мировой войной, когда спрос на нефть увеличился, на Челекене стали закладывать неглубокие, не глубже 250 метров, скважины и получать из них нефть в очень ограниченных масштабах. В биографии челекенской нефти много взлетов и падений, но истинная разработка месторождения началась лишь в пятидесятых годах, когда по-настоящему стали давать нефть месторождения и других пустынных районов. Если в 1940 году в Туркменистане получили 0,5 миллиона тонн "черного золота", то в 1960 году его добывали почти в 10 раз больше, а в 1975 году почти в 30 раз больше. У специалистов давно существовало интуитивное ощущение, что в Средней Азии должна быть нефть: раз она есть в не очень далеком Иране, раз есть нефть по другую сторону Каспия, на Кавказе и в самом Каспийском море, в нескольких более северных районах, то почему же ей не быть в среднеазиатских пустынях? И действительно, в середине 70-х годов за год в Туркменистане добыто 15 миллионов тонн нефти, около 4 процентов всего, что добывается в стране. Имена нефтяных месторождений пустыни узнает вся страна - Кумдаг, Вышка, Челекен, Барсакельмес, Котурдепе. Нефть в пустынях обычно очень высокого качества, как бы самой природой предназначенная для переработки: добывание ее иногда обходится дороже, чем в других районах, но конечный продукт получается дешевле.
Если нефть пустыни проходит через периоды подъема и спада и, как говорят некоторые специалисты, ждет еще своего звездного часа, ждет разведки и бурения глубоких пластов, то газ пустыни стабильно удерживает рекордные отметки. По тысячекилометровым нитям газопроводов пустыни Средней Азии не только дают газ в ближайшие крупные города - Ташкент, Фрунзе, Алма-Ату, Ашхабад, но и снабжают голубым топливом европейские районы страны и Урал. Мировую славу снискали отдельные месторождения, такие, как Газли, Уртабулак, Мубарек в Кызылкумах или целые газоносные области - Амударьинская, Мургабская, Центрально-Каракумская. В Мургабской газонефтеносной области находится месторождение Шатлык, которое входит в десятку крупнейших газовых месторождений мира, его запасы исчисляются триллионами кубометров. Вот вам и пустыня...
Подобно тому, как потоки воды, текущие в пустыню по оросительным каналам, вливают новые силы в среднеазиатское сельское хозяйство, потоки газа, поступающего из пустыни, наполняют энергией и сырьем среднеазиатскую промышленность. Газ пустыни - мощные электростанции, генераторы которых приводятся в движение такими современными тепловыми двигателями, как газовые турбины. Это гиганты химии, например, выросший на бухарском газе крупнейший многопрофильный центр химической промышленности, связанный с новым городом Навои. Или крупнейший в Средней Азии нефтехимический комбинат с новым городом Нефтезаводском, вырастающим на самом "берегу" пустыни недалеко от Чарджоу. Или предприятия по производству искусственного шелка из своего, среднеазиатского газа - шелк обходится в 20 раз дешевле, чем, скажем, на Урале, где его производили из того же газа, но пропутешествовавшего по газопроводам тысячи километров. Обеспечив изобилие природного газа, пустыня дала начало развитию в Средней Азии собственной большой химии. Но пустыня и сдерживает развитие, причем все тем же своим излюбленным способом - дефицитом воды. Обычной пресной воды, столь необходимой некоторым видам химического производства и всем без исключения новым городам, где для тружеников трудной отрасли в сложных климатических условиях должны быть созданы комфортные условия.
В одном ряду с нефтью и газом как сырьем для химиков стоят соли, ассортимент которых очень богат, а запасы просто огромны в природных складах среднеазиатских пустынь. Одно из старейших месторождений поваренной соли в озере Куули на берегу Каспийского моря разрабатывается с конца прошлого века, а в наше время к нему добавились несколько других крупных соляных месторождений. Часть из них связана с руслом древнего Узбоя, часть прилегает к берегам Аральского моря.
Только в одном из месторождений - Карлюкском - запасен миллиард тонн соли, таким количеством почти сто лет может по вкусу присаливать пищу все население земного шара. Но, как известно, поваренная соль необходима человечеству не только для приготовления селедки или квашеной капусты. Минерал, торжественно именуемый химиками хлористым натрием, есть сырье для многих химических производств. В частности, для получения соды, хлора, соляной кислоты, едкого натра и многого другого, в чем нуждаются кожевенная, мыловаренная, электротехническая промышленность, металлургия, медицина, сельское хозяйство.
А хлористый натрий - только одна из многих солей большого пустынного набора. В нем есть калийные соли, необходимые для производства удобрений. В одном из месторождений, в Гаурдак-Кугитангском районе, калийные соли залегают мощнейшими пластами, этакими соляными пластинами толщиной от 200 до 1200 метров. Есть богатейшие месторождения сульфатных минеральных солей, то есть солей серной кислоты. Главный их источник - воды залива Кара-Богаз-Гол. Недавно белые или бесцветные массы одного из таких сульфатов - мирабилита, или, иначе, глауберовой соли, оставляемые волнами на берегу залива, просто отбрасывали лопатами за линию прибоя и отвозили на верблюдах подальше для сушки на открытом воздухе. Позднее сульфаты извлекали из рапы, то есть из насыщенного солевого раствора, так называемым бассейновым методом - высушивали рапу в сухих котловинах. Ну а сейчас, решив избавиться от капризов погоды, добытчики ценного сырья получают его в заводских условиях, высушивая рапу в особых печах. В числе потребителей мирабилита - производство красок, минеральных удобрений, бумаги, искусственного шелка, стекла, цветных металлов.
Если взглянуть на карту полезных ископаемых пустынных областей Средней Азии и Казахстана, на ней можно увидеть почти весь ассортимент условных значков: уголь и золото, медь и железо, лечебные грязи и свинец, сера и минеральные воды, титан и цинк. Кое-что собрано в недрах пустынь в сравнительно скромных количествах. Но есть ценнейшие ископаемые, которых в пустынях разведано не просто много, а очень много. Были названы соль и газ, к ним смело можно добавить уголь. В зоне пустынь и полупустынь Казахстана находится угольная столица Караганда и Экибастузский угольный бассейн, который один мог бы многие десятилетия снабжать топливом промышленность европейской части страны. Общая мощность экибастузских угольных пластов, то есть общая толщина многослойного угольного пирога, около километра. Важнейшее достоинство месторождения в том, что добычу можно вести открытым способом, недостаток - сравнительно низкая калорийность угля. Его невыгодно возить на большие расстояния по железной дороге. И главные проблемы, связанные с разработкой месторождения, сводятся к тому, как транспортировать энергию экибастузских углей: то ли сжигать уголь в топках мощных электростанций и пересылать по высоковольтным линиям электроэнергии в центр, то ли гнать по трубопроводам угольную пульпу, то ли превращать на месте уголь в синтетический бензин или, может быть, даже в водород, который рассматривается как одно из возможных топлив в энергетике будущего.
Есть в пустыне ценнейшее сырье, которое трудно отметить на карте - слишком много для этого понадобилось бы условных значков. Речь идет о материалах, потребляемых строителями. Как пишут в географической литературе, минерально-строительное сырье встречается в пустыне почти повсеместно и в неограниченных количествах. И действительно, какие уж тут ограничения, когда исходным продуктом для ряда случаев оказываются пустынный песок, известняк или гипс. Конечно, песок песку рознь, и в огромной песчаной массе особо выделяется прекрасное сырье для выплавки кварцевого стекла. Особое место занимает известняк, дающий сырье для производства цемента. На базе одного из месторождений цементного сырья вырос город строителей Безмеин, который сыграл важную роль в восстановлении Ашхабада после страшного землетрясения 1948 года. Сейчас там выпускается высококачественный портланд-цемент, а одновременно в республике разведаны новые богатые месторождения ценнейшего строительного сырья для цементных заводов.
Нельзя не вспомнить о таких важных подземных богатствах пустынных районов, как цветные металлы. Богатейшие залежи руд, в значительной мере сосредоточенные на пустынном севере, вывели Казахстан на первое место в стране по выплавке свинца, на второе место по производству меди и цинка. В некогда диких степях и пустынях, прилегающих к озеру Балхаш, как острова в песчаном океане, своего рода промышленные оазисы, выросли рудники, поселки горняков, крупные металлургические комбинаты. Многие наши современники, люди пожилого и даже не очень пожилого возраста, сформировавшие по картинкам в школьных учебниках представление о пустынных и засушливых степных районах, побывав в этих местах, наверняка захотят внести серьезные исправления в свою картину мира. Не одинокий охотник с беркутом или верблюжий караван претендуют на роль символа степей и пустынь, а нефтяные вышки, трубы медеплавильных заводов, великолепные автомобильные магистрали, благоустроенные современные рабочие поселки.
Среди полезных ископаемых, давших толчок развитию промышленности в пустынях, в числе первых должна быть названа сера. Не по масштабам добычи и, может быть, даже не по значению, а по особому импульсу оптимизма, который укрепил отношение к пустыне как к возможному мощному источнику, питающему промышленность. История серной эпопеи восходит к 1925 году, ее вдохновитель - академик Александр Евгеньевич Ферсман. О событиях того времени прекрасно рассказывает Борис Александрович Федорович в своей книге "Лик пустыни".
Страна нуждалась в сере, и было решено проверить сбивчивые и противоречивые толки о богатстве так называемых серных бугров, расположенных в загадочных, не исследованных в то время Каракумах, на расстоянии 250 километров от Ашхабада. Огромное расстояние, если учесть тогдашние транспортные возможности. Кроме того, не было известно, есть ли по пути аулы, есть ли колодцы. Но ничто не остановило энтузиастов - они "разыскали туркмена, знающего путь, собрали маленький караван и вопреки советам и предостережениям местных организаций тронулись в путь". Можно представить все трудности, которые выпали на долю смелых разведчиков пустыни. Но конец, который, как всегда, делу венец, был счастливый - группа А. Ферсмана привезла в Ашхабад серную руду, твердый песчаник, белые крупинки которого были сцементированы яркой канареечно-желтой самородной серой.
То, что произошло дальше, покажется странным или, может быть, даже бессмысленным кое-кому из нынешних работников промышленности, привыкших к четкому разделению обязанностей: ученые сами взялись за организацию производства серы. Они разработали технологию, простейшее оборудование, выполнили экономические расчеты, которые показали - руду нет смысла возить из пустыни в город, серу нужно выплавлять там, где находится ее месторождение. На одном из ленинградских заводов по чертежам геохимиков был изготовлен автоклав, и в 1928 году в Ашхабаде в присутствии специальной комиссии произведена экспериментальная плавка руды, привезенной из Каракумов. В результате была получена первая отечественная сера, как потом оказалось, самая чистая в мире.
Но наука и на этом не остановилась, ученые взяли на себя создание первого в Каракумах завода по выплавке серы. Заводом, правда, его назвать трудно: главным технологическим оборудованием была пара автоклавов, а энергетическим - котел, весивший примерно полторы тонны. В наши дни в перевозке такого груза никаких трудностей нет, но в то время это была сложнейшая проблема. За ее решение взялся геолог А. Соседко, который участвовал в разведке серных бугров и не раз уже пробирался к ним через Каракумы. В помощники себе он привлек артель ашхабадских возчиков.
И вот 18 мая 1928 года из города в пустыню вышел не виданный никогда ранее караван. "На трех тяжелых подводах, колеса которых были снабжены железными обручами в 25 сантиметров шириной, полтора десятка лошадей, запряженных цугом по пять в каждую подводу, везли паровой котел и два автоклава. Вслед за подводами шел караван из 30 верблюдов, навьюченных фуражом, продовольствием и водой. Несколько верховых сопровождали это шествие: 6 возчиков, 9 верблюдчиков, степенный караван-баши Ана-Кули-Мухамедов, замечательный проводник и следопыт Бегенч Боузлы, старшина возчиков Ветошкин и А. Ф. Соседко - таков личный состав каравана".
Караван на своем пути преодолел много тяжелых препятствий и в широком смысле, и в прямом, так сказать, топографическом. Для преодоления первой же сравнительно широкой песчаной гряды пришлось устилать дорогу ветками саксаула и акации, впрячь в подводу с котлом 14 лошадей, призвать на помощь жителей ближайшего аула, которые дружно включились в труднейшую транспортную операцию. В итоге за день удалось перебросить котел и автоклавы через гряду, продвинуться вперед на 300 метров. Но это было только начало - довольно большой участок пути пролегал по песчаным грядам, каждую из них преодолевали так, будто штурмовали крепость. "Лошади настолько выбивались из сил, что приходилось их поить через каждые 1,5-2 часа. Все расчеты спутались. Был нанят дополнительный большой караван для постоянной доставки лошадям воды. На всем дальнейшем пути пришлось принять следующий порядок. Сначала все 14 лошадей впрягались в котел, затем, отвезя его на несколько километров, возвращались обратно и по семь впрягались в автоклавы. Непоколебимая настойчивость сделала свое дело. И через 38 дней пути по раскаленным пескам караван остановился у подножия серного бугра Зеагли, у места, выбранного для строительства завода. Все трудности были в конце концов преодолены, и 1 ноября 1928 года маленький опытный завод - первенец индустрии в пустыне - начал свою регулярную работу..."
Я так подробно рассказал о первых шагах серодобывающей промышленности в пустыне не потому, что пример этот исключительный, а потому, что он типичный. Бессчетное множество подобных рассказов можно написать о пионерах пустыни, как правило, безвестных героях, которые первыми разведывали нефтяные или газовые месторождения, создавали в пустыне первые нефтепромыслы или газопроводы, протягивали первые железные или шоссейные дороги, строили новые города, прокладывали новые каналы. Не нужно рассматривать даже деяния крупных масштабов. Подвиг первооткрывателей, пионеров совершают в пустыне люди, которые устанавливают в раскаленных песках новую нефтяную вышку, пусть даже не первую. Или обводняют, прочерчивают каналами орошения новый небольшой участок пустынной земли, превращая его в плодородное поле. Или бурят новую разведочную скважину на воду, закладывают в непослушном песчаном грунте фундамент первого дома для нового поселка, огненно-жарким июльским днем в каракумских песках пробивают бульдозером новую "пионерку", открывающую дорогу большой воде.
Пионеры пустыни... Смелые, скромные люди, чьим трудом природная среда, недавно дикая, превращается в плодородные края, богатые индустриальные районы. Пионеры пустыни - рабочие, земледельцы, учителя, врачи, строители, животноводы, партийные руководители, транспортники, геологи, химики, связисты, дорожники. И конечно же, ученые, люди, с работы которых нередко начинаются и малые, так сказать, невидимые миру, и самые крупные, глобальные операции по освоению пустынь.
Слово предоставляется науке
В самом центре Ашхабада, буквально в нескольких шагах от Президиума Академии наук Туркменистана, находится длинный двухэтажный корпус Института пустынь, разрабатывающего научные основы комплексного освоения пустынь Средней Азии и Южного Казахстана. Институт пустынь был создан почти 20 лет назад, а уже через пять лет Президиум Академии наук СССР возложил на Институт пустынь Туркменской академии наук координацию всех исследований по проблеме "Комплексное изучение и освоение пустынных территорий Средней Азии и Казахстана". В этой области институт стал головным научным центром для одного из крупнейших пустынных регионов мира.
Более того, Институт пустынь Академии наук Туркменской ССР стал крупнейшим международным центром изучения аридных, то есть засушливых, территорий и борьбы с опустыниванием. Он поддерживает контакты с аналогичными центрами и учеными Индии, Монголии, Франции, США, Египта, Сирии, Ирака, Ирана, Австралии, Алжира, Ливии и других стран. Ученые многих стран побывали в институте, на его базе проводились крупные международные мероприятия, такие, например, как XIV Генеральная ассамблея Международного союза охраны природы и природных ресурсов или Международный симпозиум по борьбе с процессами опустынивания.
За успехи в разработке научных основ освоения пустынь и подготовке научных кадров институт награжден в 1969 году орденом Трудового Красного Знамени. Чтобы почувствовать огромный диапазон научных проблем, находящихся в сфере интересов Института пустынь, многообразие и важность практических задач, решаемых учеными, заглянем в некоторые институтские лаборатории, познакомимся коротко с их работой: это лишний раз покажет, что проблемы изучения и освоения пустынь лежат на перекрестке многих научных направлений: от атомной физики до климатологии, от мелиорации до космонавтики. Начнем экскурсию по институту с лаборатории аэрокосмических методов исследования пустынь. В названии лаборатории отражен бесспорный факт, что изучение пустынь сейчас в широких масштабах производится не только, так сказать, с самолетных высот, но и из космоса. Причем космическая съемка не просто получение своего рода географических карт. Используя совершенные методы фотографирования, в частности, съемку в узких диапазонах светового спектра, космические фотографы получают информацию о состоянии пастбищ, формах песчаного рельефа, о процессах опустынивания, эрозии, разрушения плодородного почвенного покрова.
У всех у нас сложилось представление о космонавтике как об очень дорогой области, требующей, в частности, колоссальных затрат на ракетно-космические комплексы. Но думается, настал момент сказать и об экономической эффективности космических средств, об их рентабельности. Если посчитать, она может оказаться чрезвычайно высокой и в системах космической связи, и в космической метеорологии, и в исследовании пустынь. Стоимость запуска космического аппарата нужно отнести к многим месяцам его практически бесплатного полета, и тогда окажется, что снимки с орбиты обходятся значительно дешевле, чем аналогичные материалы, полученные с помощью аэрофотосъемки или, тем более, в сухопутных исследованиях. Мы часто в последнее время говорим о работающем космосе, но можно наверняка говорить о космосе, работающем эффективно, выгодно.
Не нужно думать, что получение снимков с орбиты перечеркнуло аэрометоды. Чтобы научиться точно интерпретировать информацию из космоса, ее сопоставляют с данными аэрофотосъемки и наземных исследований. И все же, когда смотришь доставленные экипажами станции "Салют-6" снимки пустынных пастбищ, на которых явно видны не только районы колодцев, но и возле какого колодца растительность выбита, вытоптана сильнее и где еще есть кормовые ресурсы, то неотвратимо ощущаешь исключительно важную роль космических методов получения информации о природной среде.
Перейдем в лабораторию ветровой эрозии песков, где изучают не только закономерности формирования и развития эолового рельефа, но и разрабатываются практические методы борьбы с песчаными заносами и выдуванием песка из-под опор различных хозяйственных объектов. О том, что в данном случае стоит за словом "выдувание", напоминает большая фотография на стене. Ветер постепенно выдувал песок из-под основания большой ажурной металлической вышки-опоры высоковольтной линии электропередачи, и мы видим на снимке, что она в итоге как бы повисла в воздухе - совершенно оголились ранее глубоко вкопанные в песок бетонные столбы, игравшие роль фундамента. А рядом другой снимок, он иллюстрирует обратный процесс: песок почти полностью засыпал столбы телефонной линии, и только их верхушки торчат из-под его десятиметрового слоя.
В своих исследованиях лаборатория сочетает изучение эоловых процессов на местности, теоретические методы, использующие математический аппарат аэродинамики, и экспериментальные методы изучения поведения песка в аэродинамической трубе при разных ветровых режимах. Помимо многих частных рекомендаций, выданных строителям газопроводов, линий электропередачи, жилых поселков, промышленных объектов, лаборатория получила важные обобщающие результаты. В частности, составлена карта эрозионного состояния равнинных территорий республики, где отражена средняя интенсивность переноса песка, толщина выдуваемого слоя, сезонные направления переноса песка.
Наиболее радикальный способ борьбы с подвижными песками, с этим вечным злом пустыни, состоит в закреплении песков растительностью. Проблемой занимается лаборатория агролесомелиорации песков. Главные объекты исследования - почвы и растения. Знать их нужно детально, изучать не только в лабораторных, но в реальных, полевых условиях, исследуя различные комбинации систем почва - растение, с разными деревьями, кустарниками, травами, с разными вариантами удобрений, обработки почв, полива. Ибо даже там, где есть вода, песчаная почва далеко не всегда охотно поселяет у себя зеленого жителя. Приходится постепенно приручать пески, сначала выпускать на них растения, которые главным образом улучшают состав почв, скрепляют и удобряют их, в частности, остатками своих корневых систем. Ну а финалом приручения песка становятся лесные и кустарниковые насаждения, защищающие от песчаных заносов оазисы, шоссейные дороги, каналы. И даже культурные растения уже обживают бесплодные песчаные почвы, разумеется, с помощью соответствующей системы орошения, удобрений и продуманной агротехники.
В Южных Каракумах примерно в 25 километрах от Ашхабада в урочище Кульбукан находится комплексный стационар лаборатории агролесомелиорации. Он занимает не маленькую делянку, а достаточно большую территорию - 70 гектаров бывшего совершенно бесплодного песка. На опытных участках вы можете увидеть массивы кукурузы, поднявшейся выше человеческого роста, прекрасные посевы многих сортов сорго, участки бахчи и люцерны с великолепно дополняющими друг друга зерновыми и бобовыми культурами. Южнокаракумский стационар - своего рода научный полигон, явление типичное для Института пустынь, отражающее стратегию научного центра - от фундаментальных академических исследований к широким натурным экспериментам, а от них к практике. В институте создано восемь крупных экспериментальных полигонов: шесть стационаров в разных районах республики и две большие опытные станции - Репетекская песчано-пустынная станция на востоке и Небитдагская агролесомелиоративная опытная станция на западе, в районе, тяготеющем к Каспийскому морю.
Следующее научное подразделение института - лаборатория экологии растений. Одна из ее задач - детально изучить то, что дано пустыне природой, скрупулезно исследовать растительный мир и те нити, которыми он связан с почвами, с их естественным водным режимом, погодными условиями. Другая задача - исследовать, как влияют на пустынную флору так называемые антропогенные процессы, то есть процессы, связанные с деятельностью человека ("антропогенный" - от греческого слова "антропос", то есть человек). Например, исследуется динамика растительного покрова при различной интенсивности использования пастбищ или под влиянием местных изменений влажности воздуха, связанных с появлением по соседству оросительных каналов.
И наконец, третья задача лаборатории связана не только с тем, что может нам дать природа, но главным образом с тем, что мы хотели бы от нее получить. Исследуются возможности повышения урожайности растений, в частности, растительного покрова пастбищ. Изучаются детали сосуществования растений, насаждаемых человеком, с природной флорой, влияние сроков посева и способов влагонакопления на продуктивность пастбищ, разрабатываются методы прогнозирования ее. В качестве примера действенности, практичности научной продукции можно назвать разработанные в лаборатории рекомендации по созданию долголетних осенне-зимних пастбищ в предгорных пустынях Средней Азии. Рекомендации, одобренные Министерством сельского хозяйства СССР, широко внедряются в хозяйствах Туркменистана, Узбекистана и Южного Казахстана.
Ближайший тематический сосед лаборатории экологии растений, чья работа уже непосредственно смыкается с практическими задачами животноводства, лаборатория кормовых ресурсов. Пастухи всех времен понимали, что трава траве рознь, но досконально оценить различие, питательные особенности кормовых культур позволяют только современные лабораторные методы. Лаборатория оценивает растительный корм по целому комплексу показателей - по содержанию белка, аминокислотному составу, набору витаминов и микроэлементов. Такая оценка производится не для какого-нибудь отдельного кустика, а для огромного пастбищного массива, составляется обзорная карта пастбищ Средней Азии и Казахстана, их питательной ценности в разное время года, оцениваются общие кормовые ресурсы. А располагая такой бесценной информацией, можно делать важнейшие практические выводы, добиваться того максимума, который животноводы могут получить от природы, не оказавшись в положении временщиков, не превращая постепенно пастбища в пустыню. Или оценить помощь, которую нужно оказать животноводам, улучшая растительный состав пастбищ, дополняя естественный рацион скота в нужное время и нужными добавками. Все это еще один пример того, как научные исследования, тонкие анализы и эксперименты, которые проводятся в тиши лабораторий, в итоге оборачиваются многими тоннами дополнительной сельскохозяйственной продукции.
А теперь познакомимся с тремя лабораториями, где тоже занимаются тонкими исследованиями, но уже не самих растений, а главным образом одного из первоисточников их существования - исследованием почвы.
"Объект номер один" находится в сфере интересов трех лабораторий Института пустынь: лаборатории географии и картографии почв, лаборатории физико-химии почв и лаборатории биогеохимии пустынь. Первая, как явствует из названия, занята инвентаризацией земельных фондов, классификацией и унификацией почв, почвенно-климатическим районированием. Кроме того, учитывая большую важность такыров для пастбищных районов, лаборатория провела тщательное их обследование, составила карту такыров республики.
Вторая лаборатория в основном изучает процессы в почвах, которые идут на молекулярном уровне. Установлено, что такие неприятные свойства пустынных почв, как образование корки, сильное уплотнение, появление трещин при высыхании и плывучесть при увлажнении, связаны с повышенным содержанием магния. Впервые получены данные о содержании в почвах республики различных соединений калия, фосфора, углерода и азота. Эти данные необходимы, чтобы оценить естественное плодородие почв и дать рекомендации по внесению удобрений.
Третья лаборатория занимается исследованием всего комплекса процессов, в которых участвуют почвы пустыни.
Отношение человека к почвам много тысячелетий назад перестало быть пассивным, выжидательным. Люди научились обрабатывать почву, в частности, вспахивать ее, сохраняя тем самым влагу и препятствуя развитию сорняков. Потом земледельцы опытным путем нашли способ улучшать химический состав почвы, определенным образом чередуя посевные культуры, внося в нее органические, а затем и минеральные, искусственные удобрения. Наконец, сравнительно недавно появилась настоящая глубокая наука о почвах - почвоведение со многими направлениями. Такими, как химия, физика, минералогия, микробиология, механика почв, их генезис, то есть происхождение, география почв, геологическая история, взаимоотношение с растительным миром. Многие важнейшие направления почвоведения открыты выдающимися русскими учеными. В конце прошлого века Василий Васильевич Докучаев в своем классическом труде "Русский чернозем" заложил основы генетического почвоведения, создал учение о географических зонах, дал научную классификацию почв. Его современник Павел Андреевич Костычев вскрыл глубокую зависимость между образованием почв и биологическими процессами в них, исследовал пути повышения плодородия.
В лаборатории биогеохимии пустынь много аппаратуры. Здесь изучается круговорот вещества и энергии в биосфере аридной зоны, тонкие физические и химические процессы в почве при выращивании различных культур, в частности хлопчатника. Проводится тщательнейший анализ состава почв, содержания в ней второстепенных, как когда-то казалось, элементов, таких, как кобальт, цинк, медь, бор, марганец. Выясняется, какую важную роль играют микроэлементы в жизни растений, остро ощущающих микроэлементную недостаточность. Известны случаи, когда резкий скачок на графике урожайности появлялся не из-за многих тонн традиционных удобрений, не из-за дополнительных тысяч кубометров воды, направляемых на поле, а благодаря внесению в почву просто-таки ничтожных количеств молибдена или меди.
В самом названии - биогеохимия пустынь - отражена научная стратегия лаборатории: детально исследуются не только сами почвы, а весь комплекс процессов, который оказывает на них влияние и на который влияют они сами. Изучаются и оцениваются количественно по многим десяткам параметров сложнейшие процессы взаимодействия почвы с растительностью, растительности с почвой и водой, выпадающей в виде осадков, с грунтовыми водами, с вносимыми удобрениями и поливами, учитывается влияние на почву температурного режима, механической обработки земли - словом все, что входит в это емкое и сложнее понятие "комплексные исследования".
Проблематика лабораторий гидрологии и использования минерализованных вод не потребует, видимо, особых пояснений, если вспомнить наш недавний рассказ о самом ценном для пустыни продукте - о пресной воде. Лаборатория гидрологии занимается в основном использованием местных пресных вод пустыни, в частности, сбором и хранением атмосферной влаги.
В этой лаборатории был предложен и осуществлен инженерный способ хранения собранной с такыров пресной воды в песчаных отложениях с очень солеными водами. Пресная вода образует большие линзы в соленой среде, и таким образом в районе такыра появляются созданные человеком пресные грунтовые воды. Как и сама гидрология пустынных территорий, так и тематика лаборатории охватывает много разнообразных проблем - от расчета такырных водосборов до гидрологических аспектов формирования климата, от изучения взвешенных в воде фракций и их переноса реками и каналами до составления карты испарений с водной поверхности, от определения теплофизических характеристик почвы до анализа водного баланса и оценки перспективных водных ресурсов.
До недавнего времени институт занимался и проблемой опреснения, пытаясь найти как можно более простой и дешевый способ удаления соли из минерализованной воды. В принципе способов таких может быть несколько, но предстоит еще многое изучить и проверить, чтобы принципиальную возможность сделать реальностью, довести до практического применения, до надежных и рентабельных опреснителей.
О некоторых интересных идеях опреснения будет рассказано чуть позже, а пока просто перечислим их: опреснение воды классическим выпариванием, как говорят специалисты, дистилляцией; метод электродиализа, удаление солей с помощью электрического тока; методом обратного осмоса, за счет продавливания воды через своего рода молекулярное сито; и путем замораживания соленой воды. Только короткий перечень показывает, с какими тонкими процессами приходится иметь дело ученым, которые стремятся дать пустыне пресную воду, используя имеющиеся в ней огромные количества минерализованных вод.
Чтобы завершить нашу ультракороткую экскурсию по Институту пустынь, нужно назвать еще три его лаборатории. Одна из них занимается экономической стороной освоения пустынь, вторая прикладной географией, третья - прогнозированием. В освоении пустынь, может быть, даже больше, чем в какой-нибудь другой области, экономике принадлежит решающее слово. Потому что при их освоении приходится иметь дело с большими материальными ресурсами, с работами огромных масштабов, такими, например, как строительство магистральных каналов. Но даже и не очень дорогие мероприятия, предложенные учеными, должны выдержать строгий экзамен экономики, потому что какой-нибудь удачный аппарат или метод местного значения в дальнейшем будет тиражироваться многими сотнями или тысячами экземпляров. Так, создание искусственных грунтовых вод, хранение пресноводной линзы в толще соленой воды привлекли к себе внимание не только из-за смелости и оригинальности найденного решения. Методика получила поддержку экономистов: оказалось, что на каждом водопойном пункте она позволяет в среднем за год экономить 25 тысяч рублей по сравнению с доставкой пресной воды автотранспортом с расстояния в 70 километров. Вообще же подсчитано, что во многих местах, где привозная вода обходится в 5-10 рублей за кубометр, тот же объем воды, собранный с такыра, стоит примерно полтинник.
Лаборатория прикладной географии изучает все, что связано с жизнью пустыни, с деятельностью человека на ее просторах, - от изменений климата, связанных с циклами солнечной активности, до возможного загрязнения грунтовых вод отходами химической промышленности. В сфере интересов лаборатории прошлое, настоящее и будущее пустынь, в то время как лаборатория прогнозирования, которая тоже держит в поле зрения широкий круг проблем, главным образом старается предсказать возможные изменения тех или иных природных или антропогенных процессов.
На этом следовало бы завершить экскурсию по лабораториям института. Однако хотелось бы рассказать еще об одной стороне деятельности института. С 1967 года выпускается всесоюзный журнал "Проблемы освоения пустынь", издаются труды ученых-пустыневедов в виде брошюр и крупных фундаментальных монографий.
Перейдем теперь к рассказу о некоторых конкретных работах. Нужно только сразу оговориться: выбор тем для нашего рассказа учитывает не только, а иногда и не столько значимость той или иной работы, сколько ее интересность для человека со стороны, для читателя популярной, а не специальной книги.
Только за последние пятнадцать лет в Институте пустынь выполнены сотни научных исследований, каждое из которых начинается с постановки задачи и завершается конкретными выводами или практическими рекомендациями. Учеными института за это время написано около ста монографий, около тысячи научных статей. Как видите, отобрать из этого информационного массива два-три десятка тем непросто. Предложение в данном случае, как говорится, значительно превышает спрос, поэтому всякий раз мучительно трудно выделить и выбрать ту или иную тему из многих близких к ней и тоже очень достойных.
И все же попробуем.
В пустыню с плугом. Поговорки многих народов советуют прежде чем думать о приобретении нового, попытаться сохранить хотя бы то, что уже у них есть. Одна из задач группы ученых, возглавляемой туркменским академиком, Героем Социалистического Труда Ниной Трофимовной Нечаевой, состоит в том, чтобы по возможности сохранить в почве пустынных пастбищ воду, которую они получают с осадками. Средство классическое - вспашка. Она не только способствует сохранению влаги в почве, но и подавляет развитие растений-сорняков, конкурирующих с ценными кормовыми культурами. Эксперимент в типичном районе пустынного пастбища показал, что во вспаханной почве весной накапливается в полтора раза больше влаги, чем на целине, которой не коснулся плуг. Кроме того, за счет улучшения водного и воздушного режимов почвы в ней накапливается больше необходимых растению питательных веществ, в частности, почти в полтора раза больше азота.
Вспашка - лишь одна из составляющих большого комплекса мероприятии, носящих довольно скромное название "улучшение пастбищ" и дающих удивительно большой эффект при сравнительно малых затратах. В числе мероприятий - подсадка предварительно подобранных кормовых культур, выбор оптимальных сроков их посева, создание определенной пространственной структуры пастбища, в частности, защитных полос из черного саксаула. Такие полосы размещают на расстоянии триста метров одна от другой, они примерно в два раза снижают скорость ветра, в знойную или ветреную погоду дают укрытие овцам, способствуют сохранению снега, препятствуют выдуванию песка, защищают от ветра главного героя пастбищ - сами травянистые растения. И вот итог: на пастбище площадью в сотню гектаров, где обычно выпасают 20-25 овец, только после создания лесозащитных полос черного саксаула можно выпасать уже 50-60 овец. А суммарный эффект от всего комплекса мероприятий по улучшению пастбищ оценивают следующими цифрами: урожайность кормовой массы возрастает в 3-10 раз, там, где вырастало три центнера кормов на каждом гектаре, теперь вырастает 10-18, а то и 30 с лишним центнеров; чистая прибыль от выпаса животных на улучшенных пастбищах увеличивается в 4-6 раз.
Электричество против соли. Молекулы поваренной соли в воде распадаются на ионы - на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Напомним, что ионы - атомы, у которых нет полного комплекта электронов на орбите или, наоборот, на орбите умещается лишний электрон. Такой атом-ион не ведет себя как электрически нейтральная частица, он уже есть частица с избыточным электрическим зарядом - положительным, если не хватает электрона, и отрицательным, если есть лишний. Значит, под действием электрических сил ионы придут в движение подобно тому, как движутся клочки бумаги к натертой, наэлектризованной расческе. Ну а это, в свою очередь, означает, что, если залить минерализованную, то есть соленую, воду в сосуд, вставить в него два электрода и подвести к ним постоянное напряжение, ионы соли будут двигаться в растворе по направлению от одного электрода к другому.
Положительные ионы натрия, выпавшие из поваренной соли, то есть из хлористого натрия, как уже отмечалось, имеют положительный заряд и поэтому будут двигаться от положительного электрода (одноименные заряды отталкиваются) к отрицательному (разноименные заряды притягиваются). Ну а отрицательные ионы хлора пойдут от отрицательного электрода к положительному. Чтобы повысить эффективность процесса, ванна разделяется на камеры электрически активными полупроницаемыми мембранами (ионитами), пропускающими ионы солей только противоположного знака. При включении электрического тока ионы солей начинают движение в соответствии со знаком своего заряда, и в четных камерах концентрация солей будет уменьшаться (происходит опреснение), в нечетных увеличивается. Этот метод называется электродиализом, одна из его разновидностей - электрофорез - используется в медицине для введения некоторых лекарственных препаратов через кожу.
На использовании электродиализа основана работа сравнительно небольшого экспериментального образца опреснителя МВУ-0,1, созданного в Институте пустынь. Он опресняет в сутки 100 литров воды и предназначен для водоснабжения небольших групп людей - геологических или иных экспедиций, чабанских бригад, их семей. Исходная соленость воды, поступающей в опреснитель, может достигать 15 граммов на литр - почти такова соленость воды в Каспии. Конечная минерализация - 1,5 грамма на литр, на вкус такая вода воспринимается почти как пресная. Важное достоинство опреснителя состоит в том, что он получает электроэнергию от небольшого серийного ветроэлектрического агрегата мощностью 100 ватт, а в период безветрия - от аккумуляторных батарей. Когда есть ветер и ветроагрегат дает ток, он не только питает опреснитель, но и подзаряжает аккумуляторы, так что вся опреснительная установка может работать непрерывно. Уже строятся электродиализные опреснители, имеющие в несколько раз большую производительность, а также опресняющие в два раза более соленую воду, которой особенно много в пустыне. Наиболее перспективным считают опреснение методами электродиализа дренажных вод, то есть тех вод, которые удаляются с орошаемых полей, чтобы предотвратить их засоление. Опреснить такую воду сравнительно просто: ее соленость составляет примерно пять граммов на литр. А общее количество дренажных вод, которые сейчас в основном не используются, достаточно велико - примерно пять кубических километров в год, четверть того количества, которое берут от Сырдарьи все ее оросительные системы.
На песке как на воде. Жители районов, часто затапливаемых водой, строят свои дома на сваях, приподнимая жилища на два-три метра. Оказалось, что такие свайные постройки нужны не только в заболоченных местах, но и в пустынях: они помогают избавиться от песчаных заносов. Исследуя механизмы выдувания песка, ученые пришли к выводу, что если поднять строение над песком, то пространство под ним будет сильно продуваться ветром и опасность заносов практически исчезнет. Кстати, идея свайных построек была принята зимовщиками Антарктиды и избавила их от крайне опасных снежных заносов.
Чем проклеить пустыню. Есть несколько способов успокоить, угомонить подвижные пески, закрепить их на месте. Грубый, но верный способ - просто чем-нибудь накрыть песок, скажем, большими крупноячеистыми сетками из дерева или даже железобетона. Задача такой сетки состоит в том, чтобы два-три года удерживать песок на месте. За это время посеянные на закрепленном участке песколюбивые растения пустят достаточно глубокие корни и дальше сами не дадут песчаным волнам гулять по пустыне. То есть механическая защита, механическое закрепление песков, которое иногда применяется в чистом виде, как правило, служит прологом к самому эффективному способу закрепления - фитомелиорации, то есть созданию искусственных зеленых насаждений.
Но если сеткой нужно удерживать пески лишь некоторое время, то нельзя ли вместо железобетона или дерева применить что-нибудь попроще? Что-нибудь не столь громоздкое и дорогое? И вот появляется прекрасная идея - проклеивать песок, покрывать его каким-либо вяжущим, скрепляющим составом, который создаст на поверхности корочку, не позволит ветру оголить брошенные в песок семена, даст им возможность прорасти и укорениться. Изобретательные люди пробовали, и небезуспешно, проклеивать песок глинистыми растворами, смесью битума и нефти, смолами.
Известно немало конкретных примеров, когда такие методы приносили реальный успех. Так, для защиты от песчаных заносов железнодорожных путей в одном из районов на западе Туркменистана были высажены полосы деревьев и кустарников, причем песок сразу же после высеивания в него семян заливался двадцатипроцентным битумным раствором. Контроль показал, что на закрепленном таким образом участке всходы появлялись уже на четвертый день, без всякого труда пробивая само защитное покрытие. Их было в десять раз больше, чем на соседнем участке, который для контроля оставляли без защитного покрытия.
Измерения показали, что под слоем жидкого битумного раствора, пропитавшего песок примерно на полтора сантиметра, влажность песка всегда в полтора раза выше, чем на незащищенном участке. Защитный слой препятствует испарению влаги. Но в то же время осадки прекрасно просачиваются в пробелы, которые, конечно же, имеются в покрытии. Температура в песке под покрытием оказалась на несколько градусов выше, что благоприятно влияет на прорастание семян и развитие корневой системы. Повышение температуры можно объяснить тем, что черный битумный раствор способствует поглощению солнечной энергии.
В последние годы проведены успешные эксперименты по проклеиванию песков полимерными растворами. Например, жидким латексом или нерозином, полученным из эстонских сланцев, или, наконец, специально разработанными для защиты песков полимерами, как их называют, группы К, которые могут быть синтезированы из местного природного газа. Особо хочется отметить, что многочисленные новые покрытия предварительно тщательно исследуются в лаборатории и только потом передаются для полевых испытаний.
Для иллюстрации можно вспомнить работу по лабораторному испытанию покрытий К-6 и К-9. Исследовалась корка, которая образуется в песке при разных концентрациях полимерных растворов и при разном их количестве, выливаемом на песок. Наиболее интересными оказались покрытия при расходе растворов в два и три литра на квадратный метр песчаной поверхности. Для этих концентраций были проверены такие факторы:
механическая прочность покрытий, то есть давление, которое они могут выдержать до момента резкого продавливания; оказалось, что оно равно 10-12 килограммам на квадратный сантиметр;
глубина проникновения раствора в песок - при разных концентрациях она получается различной, но в среднем раствор проникает на два сантиметра в глубь песка примерно за две секунды;
возможность прорастания семян через покрытие; выяснилось, что оно практически не мешает развитию растений;
прочность покрытия, его устойчивость при сильном ветре, который вместе с песком старается разрушить любой твердый предмет, как напильником снимает с него поверхностный слой; полимерные покрытия выдержали и этот экзамен, многочасовые продувания в аэродинамической трубе потоками воздуха, смешанного с песком, не привели к заметному истиранию полимерной защиты; килограммовый образец образовавшейся песчано-полимерной тверди после дня интенсивной продувки лишь на несколько граммов уменьшил свой вес.
Лабораторные испытания защитных покрытий - всего лишь маленький эпизод в работе Института пустынь, но он чрезвычайно характерен для нынешнего научного подхода к любому делу.
Сюрпризы климата. Изучение климата слагается не только из глубоких обобщений и математических построений, необходимых для прогнозов, но также из неприметной кропотливой работы по регулярному наблюдению за погодой. Погода во всех краях и во все времена умеет удивить человека отклонениями от привычных для него условий. И конечно, бывали подобные отклонения в жарких и засушливых среднеазиатских пустынях. Так, хорошим дополнением к распространенному представлению о вечном теплом климате региона может служить зима 1968/69 годов, когда в некоторых районах Каракумов температура доходила до минус 36 градусов. Наблюдались и очень сильные отклонения в количестве осадков. Так, в районе города Гасан-Кули как-то в течение дождливого дня выпало 79 миллиметров воды, в то время как месячная норма для этого района всего 8 миллиметров. То же самое наблюдалось в 1929 году недалеко от Ашхабада, в Фирюзе, там за месяц выпало 90 миллиметров осадков при месячной норме 9. Да и сама туркменская столица помнит щедрость дождевых туч, даже чрезмерную, - в 1910 году из-за сильных ливней улицы города оказались буквально затопленными, а селевые потоки просто смыли железнодорожное полотно на многокилометровом участке.
Но особенно интересно, что наблюдаются не только кратковременные отклонения от средних величин, но и стабильные, например, в течение целого года. Так, в одном из засушливых районов в предгорьях Копетдага как-то за год выпало 564 миллиметра осадков при среднегодовой норме 250 миллиметров. А в прикаспийских песках в районе Красноводска годовой уровень осадков колеблется от 33 до 228 миллиметров. О подобных климатических сюрпризах приходится думать ученым, занимающимся самыми разными проблемами освоения пустынь, но главным образом тем, кто занят земледелием и животноводством. Поэтому в Институте пустынь ведется очень серьезный и подробный учет погодных условий для дальнейшего анализа и рекомендаций практическим работникам.
"Фабрика удобрений". Город Керки, небольшой районный центр на берегу Амударьи, хорошо известен каждому, кто следит за успехами в освоении среднеазиатских пустынь. Там сделано ответвление от Амударьи, дающее начало знаменитой тысячекилометровой Каракум-реке - Каракумскому каналу имени В. И. Ленина. Мы уже обращали внимание на то, что Амударья - одна из самых мутных рек в мире, в районе Керки, в частности, ее воды ежегодно проносят 240 миллионов тонн песчаных и илистых частиц. Если бы мы захотели полностью очистить речную воду, погрузить весь ил и песок на железнодорожные платформы и вывезти их куда-нибудь подальше, нам понадобился бы железнодорожный состав длиной почти в 100 тысяч километров. Он мог бы более чем два раза обогнуть земной шар.
Хорошо известно, как влияют илистые фракции на течение самой реки, нередко заставляя ее менять русло. Ну а для канала илистые фракции совсем неприятны: они засоряют, заиливают, как принято говорить, и основное его русло, и особенно более мелкие рукава и арыки. Их расчистка становится серьезнейшей проблемой, требует немалых сил и средств.
Вполне возможно, что у кого-либо сразу появится радикальная идея - фильтровать воду, впуская ее в канал полностью очищать от песка и ила. Подобное предложение, не говоря уже о том, что реализовать его не так-то просто, нельзя признать удачным. Потому что мелкие фракции ила, частицы диаметром в тысячные и даже десятитысячные доли миллиметра, ценнейший продукт для образования плодородной почвы на новых орошаемых землях. Поэтому не случайно говорят: "Амударья - фабрика удобрений". Задача ставится так: нужно задержать крупные частицы, которые несет амударьинская вода, и беспрепятственно пропустить частицы мелкие, ил.
Амударьинская вода входит в канал по четырем рукавам, играющим роль фильтров, - вода в них несколько отстаивается, а оседающие на дно песок и ил удаляют земснаряды. Но обсуждаются идеи иных систем водозабора, в частности, двухслойного, когда вода будет идти в канал как бы с двух вертикальных уровней. В результате появятся вертикальные перемещения воды, они будут участвовать в формировании потоков, благодаря которым мелкие илистые фракции в значительном количестве пойдут в канал, а более крупные будут удаляться. Как видите, проблема самого водозабора для орошения тоже не так проста, и взять воду из реки далеко не все, даже когда ее много. Нужно взять воду в таком виде, чтобы по возможности не создавать лишней работы тем, кто эксплуатирует канал, и одновременно донести до полей ценные илистые фракции.
Пастушество как точная наука. Казалось бы, чему может ученый научить пастуха, который не только сам много лет ходит за стадами, знает повадки всех и всяких кустиков и трав, но и вобрал в себя опыт многих пастушеских поколений. Но оказывается, что скрупулезное исследование такой на первый взгляд прозаической вещи, как выпас овец на пустынных пастбищах, дает удивительные результаты, в итоге они оборачиваются заметным и совершенно бесплатным приростом продукции животноводства - мяса, молока, шерсти, каракульских смушек. Научный подход, точные количественные оценки вместо интуитивных и здесь демонстрируют свою силу.
В географической литературе в последнее время появился термин "техногенные подвижные пески" или, что почти то же самое, "антропогенные подвижные пески". Термины говорят о том, что процесс опустынивания, исчезновение растительности и образование вместо закрепленных песков подвижного песчаного покрова может вызываться не только стихиями, но и деятельностью человека. Так, фотографирование из космоса показало, как в ряде районов пустынь Тар в Индии и Сахель в Западной Африке развивается процесс опустынивания из-за того, что там слишком интенсивно выпасали скот. Недальновидные овцы поели сначала всю траву, потом взялись за уничтожение кустарников, и закрепленные пески превратились в подвижные. Известны случаи, когда зеленая защита песков начинает погибать из-за уничтожения ее главной опорной силы, из-за слишком интенсивной порубки деревьев, которые местными жителями используются на дрова. Уничтожить растительность, закрепляющую пески, можно довольно быстро: из-за интенсивного выпаса она может полностью исчезнуть за два-три года. А вот восстановить зеленый покров, создать насаждения, которые могут остановить подвижный песок, - дело значительно более долгое, на него обычно уходит лет десять, а то и все двадцать.
Внимательно наблюдая, в каких количествах и в какой последовательности овцы поедают те или иные растения, ученые пришли к выводу, что меню, которое они себе выбирают, прежде всего зависит от времени года. На долю кустарника летом приходится примерно двадцать процентов всей поедаемой растительной массы, а зимой - примерно сорок процентов. Одновременно выяснилось, что для каждого вида кормовой растительности можно назвать допустимый порог поедания: если реальное потребление его превышает, растительность быстро и необратимо исчезает. Обычно без особого ущерба можно допустить поедание 60-65 процентов всей поверхностной растительной массы. А вот незначительное, всего на 10-15 процентов, превышение этой пороговой нормы уже недопустимо.
Собрав большое количество информации, тщательно проанализировав ее, ученые разработали систему оптимального использования пастбищ. В нее, в частности, входит так называемый пастбищеоборот когда некоторые участки в основном используются летом, а другие - весной и производится строгое чередование весенних и летних пастбищ. Кроме того, предусматриваются короткие периоды отдыха пастбищ, что в итоге позволяет получить с них значительно больше кормов, чем при непрерывном выпасе. Обнаружилось и то, что слишком длительный отдых тоже вреден. Из-за него урожайность кормов снижается, кое-какие растения совсем исчезают, поверхностный слой почвы превращается в твердую корку, покрытую мхами и лишайниками. Видимо, овцы не только пользуются продукцией пастбища, но сами помогают ему, например, рыхлят землю копытами. Эта работа еще раз напоминает нам, что в природе все должно развиваться гармонично, для нее выгодна определенная согласованность всех обитателей и пользователей.
Из космоса виднее. Люди старшего поколения, на глазах которых всего двадцать с лишним лет назад начиналась космическая эра, не могут без волнения наблюдать прогресс космонавтики. Первый в мире советский искусственный спутник Земли имел массу 87 килограммов, сейчас на орбиту выводятся аппараты с массой в десятки тонн. Аппаратура на первом спутнике главным образом сигнализировала о том, что он жив и где находится, на нынешних космических аппаратах стоят приборы, которые исследуют радио- и гамма-излучение далеких галактик, в мельчайших подробностях исследуют земную поверхность. От уникальных космических экспериментов мы перешли к массовым работам, широкому использованию космических средств в самых разных областях науки и техники. Перешли к работающему космосу и даже будничному в хорошем смысле этого слова.
Вот перед нами небольшая книжечка, выпущенная в Институте пустынь, "Методические указания по использованию космических снимков для составления и корректировки тематических карт в зоне пустынь". Просматривая ее, нетрудно убедиться, как много информации можно извлекать из космических снимков, выполненных разного рода специальными методами. Можно оценивать температуру почв, содержание в них органического вещества, степень заболоченности и засоленности. С орбиты получают богатейшую гидрологическую информацию: точные данные о береговой линии морей, озер, водохранилищ, о площадях, занятых дренажными, то есть сброшенными с полей промывочными или просто засоленными водами, о процессах переформирования речных русел, зарастания или заиливания каналов, о том, как формируется речной сток или водный режим такыров. Информация о пастбищах отражает состояние отдельных видов растений, их динамику под действием природных факторов и деятельности человека.
"Методические указания" знакомят нас со справочными графиками так называемой спектральной яркости различных растений и почв пустыни, полученными в комплексных наземных, самолетных и космических исследованиях. Графики показывают, как изменяется яркость тех или иных объектов, если фотографировать их в разных участках светового спектра. Если с помощью светофильтров снимать только красное излучение объектов, или только синее, или только желтое.
Мы видим, в частности, что черный саксаул, его крона, по-разному отражает свет в разные сезоны - в начале апреля яркость саксаула постепенно и равномерно растет по мере перехода от коротковолновой части спектра к длинноволновой, то есть от фиолетовых и синих тонов через зеленые и желтые к красным. В конце мая отражение в области красных тонов несколько усиливается, а в октябре очень резко. Кроме того, на майских и октябрьских снимках появляются своего рода резонансные участки - заметно, особенно в октябре, растет поглощение в области световых лучей, которое соответствует желтому цвету. И в то же время уменьшается, опять-таки особенно сильно в октябре, отражение несколько более оранжево-красных цветов.
Подобные графики можно смело назвать космическими фотопаспортами. Они приводятся в "Методических указаниях" для многих растений - фисташковых и абрикосовых деревьев, кандыма, полыни, осоки, солянки, для самых разнообразных почв и различных их состояний - солончаков, орошаемых полей с сероземной или коричневой почвой, такыровидных образований. Есть фотопаспорта и для почв ряда зарубежных пустынь. Так, характер отражения света различных цветовых тонов оказывается совершенно разным у песков австралийской Большой пустыни, у Большого Эрга в Сахаре, у отдельных районов Каракумов.
"Методические указания по использованию космических снимков" напоминают нам, что дешифровка их дело непростое, требующее глубоких знаний предмета. И о том, какой огромный диапазон информации мы получаем в наши дни от работающего космоса.
Требуются Мичурины. Известный советский селекционер Иван Владимирович Мичурин всю свою жизнь посвятил выведению новых сортов, главным образом плодово-ягодных растений - кустарников и деревьев. Основной смысл такой селекционной работы состоит в том, чтобы, скрещивая уже имеющиеся сорта или дикие природные растения и тщательно изучая их потомство, отбирать из вновь полученного ассортимента то, что обладает некоторыми более ценными свойствами, чем сами родители. Например, дает больше плодов или лучше переносит холод и поэтому может произрастать в более северных районах.
Селекцией - точно это слово переводится как "отбор" - земледельцы занимаются испокон веков. Но раньше отбор наилучших сортов шел стихийно в результате случайного скрещивания. В наше время проводится научная плановая селекция. Селекционеры знают, какие растительные формы дадут будущему гибриду те или иные конкретные признаки и, виртуозно варьируя исходные сорта, планомерно движутся к определенной цели. Они пользуются самыми последними достижениями биологической науки как в теоретическом плане - в понимании молекулярных механизмов наследственности, так и в части экспериментальных методов и использования совершенной измерительной техники.
Успехи селекционеров просто поразительны. Они в буквальном смысле слова сконструировали массу новых сортов, использование которых в сельскохозяйственном производстве дает огромные прибавки к урожаям.
Селекционная работа коснулась и обогатила практически всех прирученных представителей растительного мира: пшеницу и яблоню, картофель и виноград, дыни и кукурузу. Теперь настала очередь пустынных растений.
Раз можно улучшать пастбища пустыни, вспахивать почву, добавлять растительный покров, создавать лесозащитные полосы, значит, нужно улучшать и сами растения, создавать их новые сорта. Какие требования предъявить к новым сортам? Их должна отличать большая продуктивность, то есть большее количество зеленой массы, необходимой скоту. Другая цель - более высокая питательность: бóльшее содержание в растениях ценных для животного белковых продуктов. Есть и специфические требования, связанные со средой обитания, - растение должно экономно расходовать влагу и при высыхании сохранять кормовую ценность.
Некоторая работа по улучшению пастбищных сортов уже проведена, но особенно интересны планы селекционеров. Они выбрали несколько наиболее перспективных растений. Среди них и черный саксаул. Работая с ним, селекционеры должны решить некоторые необычные задачи. Нужно вывести сорт саксаула, в ветвях и побегах которого было бы меньше солей, чем у нынешних растений. Дело в том, что из-за сравнительно большого содержания солей в ветвях дерева животные не очень жалуют его в те времена года, когда саксаул мог бы их неплохо подкормить. Внимание селекционеров привлекают еще два качества будущего идеального дерева - его низкорослость и, как принято говорить, древовидность: нужно создать дерево такой формы, с такой конфигурацией ветвей, чтобы животному легко было до них добраться. А то сейчас сильно скрученные и высокие ветви саксаула в большей части просто недостижимы для животных, разве только для верблюда. Как говорит пословица, близок локоть, да не укусишь.
В числе растений, намеченных для селекционной работы, есть кустарники и травы. У некоторых видов полыни предполагается уменьшить содержание горьких и пахучих веществ, из-за которых растение представляет для овцы не очень-то вкусное блюдо. У других растений нужно уменьшить колючесть, чтобы они пошли в пищу овцам, а не только верблюдам, которые, как известно, и колючкой сыты.
Для всех растений пустыни, с которыми селекционеры будут вести работу, составлены таблицы, где имеются две колонки; в одной записаны самые разные характеристики растения, существующие сегодня, в другой - характеристики, которые планируется получить к определенному сроку. Цифры в колонках встречаются весьма любопытные. Очень распространенная трава изень, дающая в диких природных условиях три центнера сухой массы с гектара, будет после не очень продолжительной селекционной работы давать 12-17 центнеров, а после более длительной селекции - до 20. Значит, на участке, который сегодня кормит одну овцу, можно будет выпасать трех-четырех животных. А может быть, количество их удастся еще увеличить. Потому что кормов станет не только больше, они станут питательней - вместо 8-12 процентов белковых веществ в нынешнем растении их будет 13-15, а затем и 15-16. И семян каждое растение будет давать в два, а затем и в три раза больше. При этом будут создаваться два основных сорта изеня - один рассчитанный на песчаные почвы и районы, где выпадает 110-160 миллиметров осадков, а другой - для районов с глинистыми почвами и уровнем осадков в 150-350 миллиметров.
Одновременно с формированием продуктивных характеристик растения селекционеры будут решать и другие задачи: создавать такие сорта, семена которых могли бы храниться сравнительно долго. У многих растений пустыни они после года хранения практически полностью приходят в негодность. Есть над чем поработать, улучшая такие качества семян, как равномерность созревания и процент всхожести. К сожалению, в этом отношении семена многих растений пустынных пастбищ оставляют желать много лучшего. Время их созревания слишком растягивается - семена дают ростки в различное время, а большой процент их вообще не дает всходов. Ясно, что характеристики нужно улучшать, если мы хотим улучшать сами пастбища, искусственно засевать их травами, выращивать кустарники и деревья. Словом, если хотим вести активную агротехническую политику на пустынных пастбищах.
А мы, конечно же, хотим, тем более что с каждым днем все лучше понимаем, как именно это нужно делать. Все эти вопросы решаются в недавно созданном селекционном центре в системе Института каракулеводства Министерства сельского хозяйства СССР в Самарканде.
Пропуская воду через сито. На первый взгляд может показаться занятием совершенно бессмысленным - пропускать воду через сито. Но, оказывается, такая операция широко используется и в живой природе, и в технике. Причем операция "просеивания" воды может давать большой эффект: все дело в том, какая вода и какое сито. Возьмем такое сито, как тоненькая, толщиной около микрона, мембрана так называемых клубочков, представляющих основной элемент почки высших млекопитающих, в том числе и почки человека. Подобное "сито" есть основа рукотворных опреснителей минерализованных вод, использующих метод обратного осмоса, или, как его часто называют за рубежом, метод гиперфильтрации, то есть сверхфильтрации.
Важный элемент установок, использующих метод гиперфильтрации, - это "сито", которое пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы соли. Было перепробовано много разных материалов для изготовления наиболее мелкого "сита", испытывали и различные полимерные пленки, и всевозможные их комбинации. Но пока удовлетворительные результаты получены с фильтрами на основе целлюлозы.
Многие специалисты считают метод обратного осмоса одним из самых перспективных для опреснения минерализованных вод пустыни и даже для более соленой морской воды. У метода могут быть блестящие перспективы, если учесть, как много кандидатов на роль "молекулярного сита" ожидает своей проверки. Да и сам механизм отделения солей этим методом далеко не ясен: есть три разные гипотезы, объясняющие процесс, и у каждой из них находятся активные сторонники. А там, где нет полной ясности, вполне возможны новые открытия, они часто следуют по пятам за глубоким пониманием существа дела.
Несмотря на то, что изучение самого процесса гиперфильтрации продолжается, метод уже используют в экспериментальных опреснительных установках. Приведем некоторые данные об установке производительностью около пяти тонн пресной воды в сутки. В ней несколько опреснительных секций, в каждой из которых 100 параллельных трубок диаметром 13 миллиметров и длиной 2,4 метра каждая. В установке две ступени. Одна производит предварительное опреснение, снижая соленость воды с 35 граммов на литр до примерно 2 граммов, получается вполне пригодная для питья солоноватая вода, но еще не пресная. Ее можно направить во вторую секцию, где соленость будет доведена почти до нуля. Такая вода, как и дистиллированная, на вкус может показаться даже слишком пресной, так как в нашей питьевой воде есть все же некоторое количество растворенных солей.
Дешево еще не значит выгодно. "Я не так богат, чтобы покупать дешевое", - любят говорить англичане. И если не делать из дешевизны культа, не фетишизировать поговорку, то можно найти вполне реальные области применения образованного из нее парадоксального правила: чем дороже ты платишь, приобретая что-либо, тем дешевле оно тебе в итоге обходится. Экономисты сказали бы об этом более строго - в ряде случаев большие начальные капиталовложения вполне целесообразны, так как они быстро окупаются. А экономия на начальных затратах в итоге нейтрализуется убытками. Эти очевидные истины можно смело отнести к созданию некоторых систем орошения.
Казалось бы, самое простое и выгодное - отвести воду от главного канала такими же прорытыми в песке или глине малыми каналами и по арыкам подвести ее прямо на поля. Но если подключить к обсуждению проблем орошения самую великую науку - математику, то окажется, что простые и дешевые малые каналы нередко обходятся слишком дорого. И наоборот - более дорогие по первоначальным затратам системы полива в итоге стоят значительно дешевле. Причины все те же - в сети каналов, распределяющих воду по полям, велика фильтрация, много воды уходит в почву вне полей и растениям достается мало. Но даже та вода, которую мы выливаем на поле, достается самому растению не целиком - она и здесь испаряется, уходит в участки почвы, куда не дотягиваются корни. И вот появляются системы полива, требующие значительных первоначальных затрат, но в итоге дающие большую экономию воды. А значит, позволяющие тем же количеством воды оросить большие территории. От магистрального канала воду к полям проводят по бетонированным водоводам или по трубам. Есть даже системы, где к каждому растению вода подводится по небольшим пластмассовым трубочкам без всяких потерь прямо в то место, где развиваются корни. Широко применяются дождевальные аппараты. Получив воду из канала, они доставляют ее растениям по трубам, а потом по воздуху именно так, как делает сама природа, поливая землю дождем.
Хочется заметить, что и в таком на первый взгляд простом деле, как полив растений, тоже нужна большая наука, нужны тщательные исследования. Экономия воды, рациональная доставка ее к корневой системе растения - дело исключительной важности. Думается, что если найти оптимальные решения, свести потери к минимуму, то результаты будут эквивалентны постройке еще одного Каракумского канала. А то и двух. Однако, чтобы получить истинную экономию, надо найти по-настоящему оптимальное решение.
В качестве иллюстрации несколько слов о детальных исследованиях в одном из пустынных районов такого бесспорно прогрессивного метода полива, как дождевание.
В них тщательно учитывалось количество влаги, поступившей в дождевальный аппарат, и количество влаги, в итоге попавшей в почву, оценивались потери воды за счет ее испарения "на лету", за счет сноса и перехвата песком во время ветра. Одновременно велись наблюдения за растениями, показавшие, в частности, что хлопчатник при поливе дождеванием цветет на 2-3 дня раньше, а созревает на 18-20 дней раньше, чем при использовании традиционного полива с помощью небольших арыков. И урожай хлопка при дождевании получается на несколько центнеров с гектара больше. Бесспорно достоинство дождевания и в том, что оно позволяет подавать воду растению небольшими дозами, вплоть до так называемых освежающих поливов. Дождевание особо ценно для рыхлых песчаных почв, в которых вода за первый час полива проникает на глубину 15-30 сантиметров.
Казалось бы, все прекрасно и дождевание должно стать основным, а может быть, и единственным методом полива. Однако столь же тщательные исследования показали, что такой дорогой на первый взгляд метод, как полив с помощью переносных капроновых трубопроводов, которые подводят воду прямо к корням каждого растения, в итоге оказывается в два раза выгоднее дождевания.
Водопровод идет в пустыню. Водопровод - сооружение дорогое, его и построить непросто, и материала дефицитного нужно немало. Но когда речь идет о доставке воды в безводные районы, никакие затраты не кажутся чрезмерными. Вспоминается, что было время, когда рабочим серного завода, расположенного в Центральных Каракумах, воду доставляли самолетами. А в Красноводск возили ее танкерами из Баку. Кстати, Красноводск и Небит-Даг сейчас получают часть воды по трубам из большой пресноводной Ясханской линзы. А кроме того, строится водопровод протяженностью в 118 километров, который доставит городам воду Каракумского канала.
Есть трубопроводы, доставляющие воду на пустынные пастбища. Обычно они представляют собой целую разветвленную систему труб, которая позволяет доставить воду не "в точку", а на большую территорию, по которой перемещаются стада.
Водопровод в районе поселка Ак-Су Ашхабадской области уходит на 70 километров в глубь пастбищ, а общая протяженность разветвившейся водопроводной сети более 200 километров. А в совхозе "Ербент" от Каракумского канала строится водопровод для водопойных пунктов на пастбищах, три участка которого, следующие друг за другом, продвинутся в пустыню почти на 220 километров. Разветвленная сеть водопровода общей протяженностью 2852 километра накроет пустынные пастбища огромной "елочкой", принесет живительную влагу на сотни водопойных пунктов. Нужно, правда, сказать, что самая впечатляющая цифра этой системы - общая протяженность водопроводных труб - пока под вопросом. Туркменские физики, тщательно проанализировав геометрию водопровода-гиганта, предложили такую его конфигурацию, которая позволит обводнить примерно ту же площадь сетью труб в два раза меньшей протяженности. И израсходовать при этом на 20 процентов меньше денег.
Осторожно - олени! Так случилось, что из диких животных только олень попал на дорожный знак. Желтый треугольник, обведенный красной каймой, с изображением прыгающего оленя напоминает водителю, что нужно быть внимательным. Нужно смотреть в оба, дабы дикое животное, обитающее в ближайших лесах, не стало жертвой технического прогресса.
Но автомобиль угрожает не только быстроногому оленю. Многие другие животные, в том числе и обитающие в пустынях, не приученные к правилам дорожного движения, могут попасть под колеса. В Туркменистане 65 тысяч километров автомобильных дорог, и недавно зоологи обследовали половину из них, стремясь выяснить, насколько опасен автомобиль для небогатого животного мира пустыни. Оказалось, что 43 вида позвоночных животных могут стать жертвами транспорта. Чаще всего пресмыкающиеся, птицы, крупные млекопитающие, такие, скажем, как лиса или шакал. Всего на дорогах ежегодно гибнет 25 тысяч животных. Правда, некоторые приспособились: шум мотора удерживает их от выхода на дорогу, животные становятся более активными в ночное время, когда интенсивность движения уменьшается. Расчеты ученых помогают эффективнее решать вопросы по охране животных пустыни.
Тренируйтесь в горах. Люди, попадающие в жаркий климат пустынь, довольно долгое время чувствуют себя хуже, чем местные жители, что объясняется вполне определенными физиологическими и биохимическими сдвигами. Исследования большой группы людей, прибывших в пустыню из зоны умеренного климата, показали, что у них в крови долгое время была повышена концентрация натрия и калия. Лишь через два месяца показатели приблизились к тем, которые характерны для местных жителей. Любопытно, что у людей второй группы, до приезда в пустыню примерно полтора месяца живших в горных районах, адаптация к жаркому климату произошла намного быстрее и подтвердилась сравнительно быстрым снижением концентрации натрия и калия в крови.
Сердце держится до последнего. Физиологи и биохимики самым тщательным образом исследуют механизмы приспособления человека и животных к трудным климатическим условиям пустыни и те конкретные изменения, которые происходят в организме под действием высоких температур. Получено немало интересных данных, которые не только рассказывают о поведении организма в условиях перегрева, но и проливают свет на некоторые еще не до конца понятные физиологические и биохимические механизмы.
Установлено, что в почке перераспределение воды между различными фракциями, происходящее под воздействием тепла, зависит от возраста подопытного животного. Что гормоны надпочечников играют важную роль в приспособлении животного к высокой температуре, причем после достаточной тепловой тренировки удаление надпочечников не ухудшает приспособительных характеристик организма. Что высокая температура тормозит окисление и синтез холестерина у молодых и активизирует эти процессы у старых подопытных животных. А длительное пребывание в условиях перегрева сопровождается ухудшением белкового состава тканей у животных всех возрастов.
В числе биохимических сдвигов, сопровождающих длительный перегрев, увеличение содержания магния в мышцах. Это признак того, что высокая температура угнетает, тормозит обменные процессы в тканях. У молодых животных процесс выражен значительно сильнее, чем у старых. Интересно, что у подопытных животных всех возрастных групп концентрация магния в сердечной мышце при перегреве практически не меняется, видимо, это означает, что организм до последнего старается поддерживать нормальное состояние одного из главнейших своих органов. Исследования необходимы для разработки практических рекомендаций, как ускорить и облегчить процесс адаптации к условиям пустыни.
Рыбак учится у огородника. На берегах оросительных каналов и особенно на берегах водохранилищ нередко можно увидеть человека с удочкой в руках: где есть вода, там есть и рыба. В искусственных водоемах постепенно развивается растительность, то есть появляется корм для растительноядных рыб. Кормовую базу можно улучшать, культивируя в водоемах некоторые наиболее продуктивные растения и разнообразную беспозвоночную "мелочь", которую хорошо поедают рыбы.
Один из таких кормовых объектов - микроскопические ракообразные мизиды. Они, питаясь бактериями и водорослями, ко всему еще играют важную роль в процессах очистки воды. Специалисты, занимающиеся разведением рыб в каналах и водохранилищах, не только в деталях изучают, но и направляют многочисленные и взаимосвязанные биологические процессы в водоемах. И точными цифрами оценивают результаты своей работы. Несколько лет назад, говорят они, продуктивность водоемов Туркменистана была довольно низкой: лишь 5-10 килограммов рыбы на гектар водной поверхности. Сейчас показатель увеличился примерно в два раза, а в пределе, считают специалисты, можно будет с каждого гектара водной поверхности добывать в среднем 100 килограммов рыбы. И это в общем-то без каких-либо заметных затрат.
"Байкал" начинается в Каракумах. Есть растения, которые в пищу непосредственно не идут, ни муку, ни крупу, ни сахар, ни масло из них не делают. Но обойтись без них пищевая промышленность не может. Вот лакрица, или, как ее называют, солодка голая. Корни солодки содержат сладковатые вещества, которые придают неповторимый вкус и особую пенистость таким напиткам, как наш "Байкал" или американские кока-кола и пепси-кола.
Но этим далеко не исчерпаны профессии солодки - она незаменима в производстве лучших сортов бумаги, сигарет, косметики, ее используют как лекарственное средство и даже применяют в производстве цветных металлов. Об удивительных достоинствах солодки знали с древнейших времен, и ценилась она всегда очень дорого. Потому что растет солодка далеко не везде, ее природа дарит человеку не так много. Солодке нужно много тепла и, видимо, еще какие-то особые климатические и почвенные условия, которые существуют в очень ограниченных районах планеты. Во всяком случае, многие страны терпели неудачу, пытаясь выращивать солодку, чтобы продавать ее на мировом рынке, где спрос на лакричный корень всегда превышает предложения.
У нас дикая природная солодка растет в поймах Амударьи, Мургаба и других рек. Несколько лет назад были предприняты попытки искусственно выращивать растение опять-таки на территориях, примыкающих к Амударье и затапливаемых во время разливов. Эксперимент оказался удачным, и с культурных плантаций стали собирать во много раз больше ценного растительного сырья, чем давали дикие заросли. При этом выяснилось, что солодка прекрасно чувствует себя на песчаных почвах и, в свою очередь, сама оказывает на них благотворное действие. Разветвленная корневая система скрепляет пески, способствует накоплению в них важных питательных веществ. И через два-три года, когда корень вырастает и его собирают, выдергивая из песка и отправляя для дальнейшей переработки, песчаная почва готова принять многие культурные растения, для которых она еще недавно была совершенно непригодной.
Когда все было проверено на нескольких опытных участках и на огромных плантациях, энтузиасты и смельчаки решились на следующий шаг - солодку стали высаживать в песках, далеких от воды и лишь довольно скромно орошаемых из каналов. Солодка и здесь приживается, дает богатый корень, способствует формированию плодородной почвы даже там, где никакие другие растения не могли бы прижиться. Ныне солодка наверняка может быть допущена к участию в очень строгом конкурсе на право называться пионером освоения песков. Тем более что теперь научились использовать не только корень солодки, но и верхнюю, наземную часть растения применять на корм скоту.
Соленый ветер пустыни. Ученые, изучающие пустыню, исследующие разные аспекты ее освоения, всегда держали ветер в поле своего внимания. Ветер двигает пески, переносит нагретые массы воздуха, способствует похищению из почвы скудных запасов влаги. А теперь ветер все в больших масштабах ведет еще одну малоприятную работу - переносит соль. Значение процесса возросло не потому, что ветер стал сильнее, а потому, что больше стало в пустыне объектов, с которых может происходить вынос соли. Один из главных новых солевых источников - мелеющие берега Аральского моря. Уже сейчас водная поверхность Арала уменьшилась процентов на 10-15, и появились многие гектары покрытых солью песчаных почв, которые недавно были дном моря. Вот и приходится изучать воздушные потоки, которые подхватывают соль, разносят ее и засоляют вполне хорошие пастбища или пашни. И думать о преградах, которые можно было бы поставить на пути соленого ветра пустыни.
Под пленкой - вода. Самый опасный враг открытых водохранилищ и открытых водоводов, в том числе и акведуков, - испарение воды. Процесс испарения в жаркой пустыне идет настолько активно, что, если летним днем поставить на открытом месте ведро воды, то к вечеру уровень воды в нем заметно понизится.
Бороться с испарением, с этим похитителем воды, можно только одним способом: вместо открытых хранилищ и водоемов строить закрытые. Но давайте подумаем, какую роль играет верхняя часть закрытого прямоугольного водовода? Крышка большого металлического бака или перекрытие бетонного бассейна? Все эти детали никакой механической нагрузки не несут и всего лишь защищают воду от пыли, препятствуют ее испарению. Так стоит ли делать верхние покрытия и перекрытия из такого же материала, как сам бак или водовод? Конечно, нет никакого смысла расходовать тонны металла или железобетона для того, чтобы просто укрыть воду от пыли и уберечь от испарений. Для этого достаточно тонкой пленки, например, полимерной.
Правда, первая попавшаяся пленка для таких перекрытий не подойдет - она должна хорошо переносить жару, не плавиться и не рассыпаться под действием солнечных лучей. Опыт показывает, что создание подобной полимерной пленки задача вполне разрешимая и скромный дар химии, бесспорно, будет применяться везде, где нужно уберечь воду от испарения. О том, что это даст, можно судить по такой цифре - в системах орошения чуть ли не 20 процентов воды, если не больше, теряется из-за интенсивного испарения.
Попутно несколько слов об акведуках. У них богатая история, она начинается во времена, которым еще не был знаком железобетон. Уже древнейшие мелиораторы Ближнего Востока строили самотечные водоводы для орошения засушливых земель. И там, где на пути воды попадались непреодолимые неровности рельефа - горы или глубокие впадины - строители прорывали туннели или создавали акведуки - арочные мосты, по которым проходил водоводный желоб.
Первый большой акведук, о котором сохранились достоверные сведения, был построен в Риме за 300 лет до нашей эры, его протяженность была значительной и по нашим меркам: он протянулся на 20 километров. В те далекие времена вода приходила в Рим по 14 водопроводам, один из них имел протяженность около 100 километров, из них 11 километров приходилось на акведуки.
Современные акведуки в последнее время часто можно увидеть в газетах и журналах на фотографиях, иллюстрирующих работы по обводнению пустынь. По песчаным просторам на многие километры тянутся железобетонные желоба, приподнятые над песком на пластинчатых железобетонных стойках. Масштабы строительства удобного и сравнительно экономичного водовода настолько велики, что акведук постепенно становится типичным элементом пустынного пейзажа.
Нынешние акведуки большой протяженности - детище строительной индустрии, освоившей поточное производство железобетонных конструкций. И конечно, результаты работы ученых, занимающихся проблемами уменьшения испарения воды в пустынях.
Зеленый город Шевченко. Многие знают о прекрасном городе, выросшем в пустыне. Город можно смело назвать детищем труда и науки. В числе его главных достопримечательностей не только всемирно известная мощная атомная электростанция, крупный опреснитель морской воды, но и тщательно продуманная система водоснабжения. В городе три водопроводные линии - по одной идет высококачественная пресная питьевая вода, по второй - несколько солоноватая для ванных комнат и полива зеленых насаждений, по третьей - обычная морская вода, используемая для разных технических нужд, в частности для канализации.
В городе проживает более 120 тысяч человек, на каждого из них приходится воды ничуть не меньше, чем на жителя таких городов, как Москва или Киев. В достатке получают воду и зеленые насаждения, а напоить их дело не такое уж простое: взрослое дерево выпивает 5-10 литров воды в час. О том, насколько удается обеспечить водой флору в пустынном городе Шевченко, говорит хотя бы тот факт, что на каждого жителя здесь приходится 45 квадратных метров площади, занятой зелеными насаждениями. Это почти в полтора раза больше, чем в Москве, в два раза больше, чем в славящейся своими парками Вене, примерно в пять раз больше, чем в Нью-Йорке и Лондоне, и в 8 раз больше, чем в Париже.
Вода из "мороженого". Пастухи туркмены издавна старались зимой получать воду, расплавляя лед, намерзший на источниках солоноватой воды, и, таким образом, экономить пресную воду. Из соленой воды лед получается более пресным, чем сама исходная вода, а иногда и абсолютно пресным. Льдины, которые образуются в море, тоже получаются менее солеными, чем морская вода, а с течением времени могут оказаться совсем без признаков соли.
Объяснить эти давно известные явления оказалось возможным лишь после того, как были поняты некоторые тонкие механизмы кристаллизации, в частности, кристаллизации солевых растворов. Идея получения пресной воды путем замораживания соленой легла в основу многих очень интересных методов и установок. С некоторыми только ведутся эксперименты, другие уже работают и иногда имеют многолетнюю историю.
Еще в тридцатых годах молодой тогда научный сотрудник Института географии Академик наук СССР, впоследствии доктор географических наук, профессор Самуил Юльевич Геллер, много путешествовавший по пустыням Средней Азии, предложил и изготовил чрезвычайно простой опреснитель воды. В нем использовался все тот же принцип замораживания соленой воды, с которым ученый познакомился во время своих путешествий. Основой опреснителя была большая бетонированная площадка с гофрированной поверхностью и невысокими бортами. Площадка располагалась с некоторым наклоном, и в нижней части к ней примыкал большой бетонный резервуар. В зимнее время к концу дня площадку заливали соленой водой, которая за ночь вся промерзала. Днем, когда пригревало солнышко, лед начинал протаивать. При этом сначала с бетонированной площадки стекала соленая вода и на ребрах гофрированной поверхности оставалась практически пресная льдина. При этом необходимо проследить за стекающей водой для того, чтобы после вытекания соленой не пропала бы пресная.
Подобные опреснители, отличающиеся завидной простотой, в то время получили некоторое распространение, они работали в ряде населенных пунктов, уменьшая потребности в привозной пресной воде.
Ясно, что такие опреснительные установки могут работать в течение сравнительно короткого времени года, когда ночью температура воздуха опускается ниже нуля и соленая вода промерзает (она, кстати, замерзает при температуре минус один-два градуса), а днем температура достаточно высока, чтобы лед протаивал. Не говоря о том, что подобное сочетание ночных морозов и дневной жары бывает далеко не во всех районах, нуждающихся в пресной воде. Нельзя считать радикальным решением и другую похожую технологию, когда лед в течение всего холодного периода намораживают в большие глыбы, их закрывают теплоизоляцией, а в более жаркий период постепенно расплавляют.
И все же получение пресной воды из "соленого мороженого", из замерзших, превратившихся в лед минерализованных вод, имеет так много достоинств, что процесс лег в основу новых промышленных методов, иногда довольно сложных и всегда остроумных и эффективных. Во всяком случае, по затратам энергии на литр полученной пресной воды они оказываются выгодней, чем классическое выпаривание, дистилляция, применяемые столь широко. Рентабельность связана с тем, что довести воду до замерзания проще, чем до кипения, и требуется на это меньше калорий: от комнатной температуры в 20 градусов до замерзания, до нуля, значительно ближе, чем до 100 градусов, до кипения. К тому же получение льда не влечет за собой столь неприятный процесс, как образование накипи, удаление которой доставляет массу хлопот на всех дистилляционных опреснителях. Коротко говоря, опреснители, использующие замораживание соленых вод, возможно, станут одним из самых распространенных типов, если удастся создать достаточно простые и надежные их конструкции.
Один из новых методов, на основе которого уже построены опытные установки, связан с процессом замораживания соленой воды путем ее испарения в вакууме. Известно, что если понизить давление над поверхностью воды, то она кипит при более низких температурах. При достаточно низком давлении, то есть в относительном вакууме, вода кипит при нуле градусов, то есть при температуре замерзания. И за счет затрат энергии на образование паров оставшаяся часть воды превращается в лед. Практически, испаряя в этих условиях литр воды, можно около семи литров превратить в лед.
Другой метод - прямое замораживание соленой воды вторичным хладагентом. Один из вариантов реализации метода выглядит так: через воду пропускают жидкий бутан, который, как известно, кипит при очень низкой температуре. Кипящий бутан охлаждает воду и замораживает ее. Из получившегося водяного льда получают пресную воду, а сжатые компрессором пары бутана при повышенном давлении конденсируются, вновь превращаются в жидкость, которая опять может быть использована для получения льда. Процесс организован очень экономно, так, чтобы при любых преобразованиях по возможности использовать имеющуюся энергию. Пары бутана, конденсируясь, отбирают холод у льдинок воды и расплавляют их.
И наконец, еще один метод - газогидратный процесс замораживания. Некоторые углеводороды при вполне определенном давлении и температуре образуют так называемые кристаллогидраты: одна молекула данного вещества присоединяет к себе от семи до восемнадцати молекул воды. Ну а дальше, как говорится, дело техники - нужно лишь отделить и промыть кристаллогидраты, разложить их на газ и воду, газ возвратить в цикл, а воду направить потребителю.
Три последних процесса даже при ультракоротком и сверхупрощенном их описании, бесспорно, производят впечатление чего-то очень сложного и громоздкого. Разве сравнишь их с милым и простым испарением воды или намораживанием льда за счет ночного холода? Однако нужно сказать, что все три процесса тщательно изучаются специалистами, на их основе строятся и уже эксплуатируются опытные установки. Можно не сомневаться, что самые новые эффективные и совершенные системы опреснения воды со временем тоже найдут широкое практическое применение, какими бы сложными ни оказались используемые в них физические процессы. Ибо для многих районов земного шара опреснение соленых вод продолжает оставаться проблемой номер один.
Орошаемые земли и автомобиль. Такыры - весьма распространенный элемент пустынного ландшафта. Одна из главных особенностей больших глинистых участков - это их, как говорят специалисты, равнинность. Такыры - образования совершенно плоские, лишь иногда немного наклоненные. При этом вода с такыров никуда не уходит. И в то же время она почти не проходит сквозь глинистые почвы, которые очень плохо поглощают влагу, и после дождя вода просачивается лишь на глубину в несколько сантиметров. Поверхность такыра покрывается густой липкой грязью, которая, правда, быстро высыхает, оставляя растрескавшуюся глиняную корочку. Такыры издавна используются для сбора появляющихся после дождя или снега пресных вод. При этом такыры выполняют, по сути дела, роль огромных воронок.
Но возможно и иное использование такыров - непосредственно для земледелия. На Небитдагской агролесомелиоративной станции Института пустынь были проведены серьезные исследования, направленные на то, чтобы превратить такыры в плодородные земли. На такырах создавали рощи саксаула, виноградники, пастбища, бахчи с великолепными арбузами и дынями. И все это на участках с очень небольшим количеством осадков и без какого-либо искусственного орошения. Результаты получались просто-таки великолепные и по надежности выращивания растений, и по урожайности. На такыровидных почвах собирали до 20 центнеров столовых арбузов и до 16 центнеров дынь с гектара. Виноградники, разбитые на этих почвах, уже через три года давали с гектара более 5 центнеров винограда. С учетом всех затрат его себестоимость составила 10-15 копеек за килограмм. Прекрасно вырастали на такырах фисташковые деревья и шелковица. А в посадках черного саксаула через три-четыре года получали с гектара до 12 центнеров биомассы, идущей на корм скоту, и еще больше древесины, которую можно использовать для отопления. Кроме того, в пространстве между деревьями вырастает много разнообразной травы, которая тоже дает 10-15 центнеров кормовой массы.
Каким же образом вырастают все эти зеленые богатства на пустынных такырах, на которых в естественном состоянии вообще ничего не растет? Что превращает эти мертвые образования пустыни в плодородные плантации? Конечно, все это делает вода, которая благодаря изобретательности человека не испаряется бесполезно, а достается растениям. Практически обводнение такыров осуществляется очень простыми мероприятиями - созданием сети водосборных траншей и борозд. Ими прочерчивают такыр в двух взаимноперпендикулярных направлениях, образуя некоторое подобие арифметической тетради с многометровыми клетками, - рекомендованное расстояние между соседними бороздами в зависимости от конкретных условий лежит в пределах от 6 до 28 метров. Рекомендованная ширина борозд около метра, глубина от 30 до 50 сантиметров.
Если такыр покатый, то борозды делают только поперек стока и поле уже напоминает тетрадь не в клеточку, а в линейку. И вот что еще интересно - во многих случаях такая гидрографическая сеть такыра может быть создана не с помощью канавокопателей или иных специальных машин, а с помощью обычного грузового автомобиля. Тяжело нагруженная машина выезжает на такыр и продавливает своими колесами неглубокие борозды. Машина движется по параллельным "маршрутам", отстоящим один от другого примерно на пять метров. Прочертив все поле бороздами одного направления, автомобиль таким же способом создает перпендикулярные борозды.
Ученые Небитдагской агролесомелиоративной станции провели огромную работу, тщательно исследовали все особенности обводнения такыров. Результаты своих исследований они изложили не только в такой традиционной форме, как научная статья, но еще и в форме менее академической, но чрезвычайно украшающей любое научное исследование. Была составлена "Инструкция по растениеводческому освоению такыров и такыровидных почв на базе местного поверхностного стока". В этой инструкции давались совершенно конкретные рекомендации по выращиванию тех или иных растений и обводнению тех или иных такыровидных образований.
Когда думаешь о достижениях современной науки, исследующей пустыни, об огромном размахе нынешних научных работ и о том большом вкладе, который они вносят в развитие сельского хозяйства, промышленности, ирригации, прежде всего вспоминаешь о людях, заложивших фундамент этой науки. Из многих славных имен бескорыстных рыцарей прогресса, отдавших свои силы и знания освоению пустынных территорий, мне хотелось бы здесь назвать нескольких исследователей, хорошо известных географам всего мира. Это люди, с которыми меня много лет назад свела счастливая судьба и которых я с гордостью называю своими учителями. Более того, мне посчастливилось не только учиться у них, но и немало вместе с ними работать, писать с ними научные статьи и книги, быть участником экспедиций, которые возглавляли эти ученые, участвовать в больших комплексных исследованиях, которыми они руководили.
Михаил Платонович Петров прошел в науке большой путь, отдав пустыне более чем полвека своей сознательной жизни. В 1928 году он, выпускник географического факультета Ленинградского университета, был направлен в Туркменскую ССР и назначен директором Репетекской песчано-пустынной станции. Это было первое в республике научное учреждение, призванное изучать пустыню. С этого момента началась активная и разносторонняя научная деятельность Михаила Платоновича по исследованию пустынь Средней Азии и Казахстана. Ее отражением стали не только более 400 научных трудов, но и множество важных практических дел.
Он был прежде всего крупнейшим специалистом в области физической географии, хотя часто обращался к смежным областям - климатологии, геоморфологии, геоботанике пустынь, проблемам водных и земельных ресурсов. Он очень любил полевые исследования. Несмотря на чрезвычайную занятость, на большую административную работу и общественную деятельность, Михаил Платонович всегда находил время на то, чтобы выезжать в экспедиции. И все его основные труды написаны на основе собственных экспедиционных исследований или, во всяком случае, с широким использованием материалов, привезенных из экспедиций. В разное время им были опубликованы капитальные монографии, снискавшие ученому мировое признание, такие, как "Подвижные пески СССР и борьба с ними", "Пустыни земного шара", двухтомник "Пустыни Центральной Азии" и другие работы. Многие из публикаций были затем изданы за рубежом и стали классикой мировой географической литературы о пустынях.
Михаил Платонович Петров был учителем в самом высоком смысле этого слова. Он не только щедро отдавал ученикам свои знания, но и личным примером воспитывал бескорыстную преданность науке, скромность, принципиальность и честность, столь необходимые в трудном деле добывания научной истины. Он был на редкость сдержанным, спокойным человеком, всегда приветливым и доброжелательным. Я знал его более 30 лет и не могу вспомнить ни одного случая, когда бы Михаил Платонович повысил голос, формулируя задание или разбирая неудачи и ошибки, без которых редко обходится какое-либо большое и новое дело. Незаурядный талант М. Петрова, его высокая культура, удивительное трудолюбие, простота и обаяние снискали ему глубокое уважение. Он был действительным членом Академии наук Туркменской ССР, вице-президентом академии. В память о том, что ученый сделал для республики, его именем названа одна из улиц Ашхабада.
Член-корреспондент Академии наук СССР и Туркменской ССР, доктор географических наук Владимир Николаевич Кунин тоже приехал к нам в республику, закончив географический факультет Ленинградского университета в 1928 году. Участвуя в течение первых двух лет своей работы в знаменитой Каракумской экспедиции Академии наук СССР, Владимир Николаевич главным образом занимался водными проблемами - гидрологией и обводнением пустыни. В дальнейшем его глубоко аргументированные научные труды легли в основу многих конкретных программ освоения пустынных территорий. Его монографии, такие, как "Очерки природы Каракумов", "Местные воды пустынь и вопросы их использования", "Линзы пресных вод пустыни" - глубокие научные исследования, которые внесли большой вклад в практику водоснабжения и обводнения пустынь. Широкая эрудиция, незаурядные организаторские способности, трудолюбие и доброжелательность Владимира Николаевича, пожалуй, главные штрихи к портрету ученого. Много лет он работал в Москве, был директором Института водных проблем Академии наук СССР. И одновременно с этим представлял нашу страну в комиссиях Организации Объединенных Наций, занимавшихся разработкой предложений по международному сотрудничеству в деле охраны окружающей среды. Под руководством В. Кунина и при его непосредственном участии в нашей стране велись широкие исследования по проблеме территориального перераспределения пресных вод, в том числе по проблеме переброски части стока сибирских и северных рек в пустыни Средней Азии и Казахстана. Владимир Николаевич был также талантливым популяризатором науки, он часто рассказывал в широкой аудитории и в массовых журналах и газетах об изучении и обводнении пустынь. Его книга "Каракумские записки" - прекрасный образец популярного рассказа о той роли, которую сыграли ученые в освоении пустынь.
Профессор, доктор географических наук Самуил Юльевич Геллер появлялся в Каракумах еще за два года до окончания Ленинградского университета - он уже в 1926 году участвовал в экспедиции, которой руководил академик Ферсман. И начиная с этого времени вся жизнь Самуила Юльевича была неразрывно связана с изучением и освоением пустынь. Он был человеком предельно скромным, всегда доступным для коллег и учеников, до удивления нетребовательным во всем, что касалось его личных удобств. Он, кстати, довольно быстро изучил и затем в совершенстве знал туркменский язык, до тонкостей понимал природу пустыни, жизнь и быт местного населения. Жители пустыни считали его полностью своим человеком и нередко называли просто "Кумлы", то есть "Пустынник".
Особое внимание С. Геллер уделял вопросам происхождения тех или иных геологических образований, ландшафтным особенностям среднеазиатских пустынь, исследованию древнейших рек и их следов на поверхности пустыни. Участвуя в дискуссиях о происхождении грядовых песков в Каракумах, он выдвинул оригинальную идею их образования за счет деятельности древнейших водотоков. Он также объяснил некоторые удивительные особенности рельефа западной части Средней Азии, такие, как бессточные впадины, которые лежат ниже уровня Мирового океана, и чинки - очень крутые обрывы большой протяженности.
У ученого немало оригинальных работ, посвященных водным ресурсам Каракумов, народному опыту водопользования, методам сбора и сохранения местных пресных вод. Он исследовал также залив Кара-Богаз-Гол как источник минеральных солей - сырья для химической промышленности. Рассматривал возможность использования этого залива как своеобразного регулятора уровня Каспийского моря. Не раз обращался С. Геллер к самым актуальным научным и народнохозяйственным проблемам, в том числе и к проблемам такого масштаба, как судьбы Аральского и Каспийского морей. Он посвятил им последние годы жизни, возглавив экспедиции Института географии Академии наук СССР, ставившие своей целью детально исследовать современную жизнь двух крупнейших водоемов. Ученый выдвинул немало смелых и интересных для практики идей, ко многим из них еще не раз, видимо, будут возвращаться те, кто занимается освоением пустынь.
Свой путь в науке Нина Трофимовна Нечаева начала около 50 лет назад как рядовой геоботаник, исследующий растительность одного из пустынных районов Туркменистана. Сегодня Нина Трофимовна доктор биологических наук, профессор, действительный член Академии наук Туркменской ССР, Герой Социалистического Труда. Ей принадлежит выдающаяся роль в развитии науки о пустынных пастбищах, не говоря уже о том, что Нина Трофимовна Нечаева первая женщина, которая буквально изъездила и прошагала вдоль и поперек все пустыни Средней Азии и Казахстана. Более 200 научных трудов принадлежат ее перу - это монографии, статьи и книги, где не только разрабатываются фундаментальные научные проблемы, но и даются важнейшие практические рекомендации. Ее работы главным образом посвящены экологии растений пустыни, связи ее растительных ресурсов с метеорологическими условиями, улучшению и рациональному использованию пустынных пастбищ. Теоретические работы Н. Нечаевой всегда завершаются важными практическими выводами, которые в итоге широко используются в сельском хозяйстве и животноводстве. Как крупного ученого, новатора Нину Трофимовну Нечаеву знают далеко за пределами нашей страны. Каждый, кому приходилось или сейчас приходится работать с Ниной Трофимовной, навсегда запомнит ее удивительное трудолюбие, высокую требовательность к себе, душевность и горячую заинтересованность во всяком деле, которое она делает. Нина Трофимовна искренне радуется каждому успеху в освоении пустынь, глубоко переживает промахи, неоправданную медлительность, безынициативность. Страстная заинтересованность в деле, в практической ценности научных исследований - черта, характерная и для всей школы Н. Нечаевой, которая уже выпустила на тропу научных исследований более 30 докторов и кандидатов наук.
Нет, видимо, ученого-пустыневеда, который не участвовал бы в экспедиционной работе, но Борис Александрович Федорович в этом отношении наверняка может считаться рекордсменом - он 56 раз отправлялся с экспедициями в пустыни Средней и Центральной Азии, иногда как рядовой исследователь, но чаще как руководитель. Сам же он выбрал свой путь, связал свою жизнь с изучением пустынь, когда более 50 лет назад в первых своих экспедициях общался с академиками В. Обручевым и А. Ферсманом.
Используя комплексные методы исследований, Борис Александрович в своих многочисленных научных трудах - а их насчитывается более трехсот - обосновал появление и накопление огромной толщи песков в Каракумах как результат древнейших наносов Амударьи. Ученый исследовал также роль воздушных потоков в образовании различных песчаных покрытий пустыни, впервые разрабатывал механизмы возникновения различных эоловых форм, их классификацию, выявил и объяснил существующие в различных районах особенности воздействия ветра на песок. Благодаря этим работам Б. Федорович по праву считается основоположником учения о рельефе песков в пустынях нашей страны. Мягкий, отзывчивый человек, Борис Александрович всегда предельно принципиален, когда дело касается научной истины. Несмотря на преклонный возраст, он и сейчас много работает, в частности, готовит научные кадры для разворачивающихся работ в области освоения пустынь.
Названные здесь имена выдающихся советских ученых-пустыневедов ассоциируются не только с глубокими и полезными научными исследованиями. Работа их, как и многих других специалистов самых разных областей, дает нам пример проявления таких замечательных качеств советского человека, как интернационализм, стремление помочь людям, бескорыстно отдать свои силы и знания тем, кто в них нуждается. Географы, врачи, инженеры, геологи, строители, агрономы, транспортники начали приезжать в Среднеазиатские республики уже в первые годы после окончания гражданской войны. Они приезжали в эти жаркие края, сознательно шли на большие трудности и лишения, чтобы помочь народам, которые только что освободились от колониального гнета царской империи, народам, которые, несмотря на свою богатую историю и древнюю культуру, находились в то время на первых ступенях экономического, социального и культурного прогресса. Достаточно вспомнить, что до революции на весь Туркменистан было 56 врачей, меньше 300 больничных коек, в общеобразовательных школах училось всего несколько тысяч человек. Эти цифры производят удручающее впечатление, если сопоставить их с аналогичными показателями сегодняшнего дня - сейчас в нашей республике более 20 тысяч больничных коек, здесь работает около 5 тысяч врачей, в институтах и техникумах учатся 50 тысяч студентов, в школах - более чем полмиллиона учащихся.
В первые послереволюционные годы, когда подавляющая часть населения Средней Азии была неграмотной, находилась в страшной бедности, во власти религиозных предрассудков, когда огромные природные богатства региона просто не были разведаны, особенно остро ощущалась потребность в помощи людей науки. И можно не сомневаться в том, что стремление оказать эту помощь было важнейшей движущей силой, которая привлекла в среднеазиатские пустыни М. Петрова, В. Кунина, С. Геллера, Н. Нечаеву, Б. Федоровича и многих других советских ученых и специалистов. Сегодня рядом с этими именами можно назвать многие имена их учеников - местных ученых, чьи отцы, как правило, не имели представления о науке. И уже приходит в науку, в том числе в пустыневедение, новое поколение национальных научных кадров, молодые люди, получившие блестящее образование в различных центральных или в среднеазиатских вузах и готовые продолжить благородное дело освоения пустынь, начало которому было положено основоположниками и первопроходцами, в трудную минуту протянувшими народам Средней Азии руку товарищеской помощи.
Белое солнце пустыни
Если попросить человека, впервые побывавшего в Каракумах или в Кызылкумах и в Каршинской или Голодной степи, рассказать о главных своих впечатлениях, то он наверняка прежде всего вспомнит сильнейшую жару. Вспомнит беспощадное белое Солнце пустыни, которое, в его представлении, просто уничтожает, испепеляет все живое, делает человека слабым и беспомощным, сочную зелень растений превращает в желтую труху. И специалист, занимающийся освоением пустынных территорий, видимо, в числе первых по важности природных факторов пустыни назовет интенсивное солнечное излучение. Однако даст ему высокую положительную оценку. Специалист отметит, что Солнце создает в пустыне огромные термические ресурсы, они особенно эффективно используются в районах с изобилием воды, но могут быть неплохо утилизированы и в безводных районах.
Достаточно вдуматься в соотношение всех "за" и "против", вспомнить о том, как использует солнечную энергию живая природа и как учится пользоваться ею человек, чтобы понять - Солнце действительно огромное богатство пустыни. Пожалуй, даже главное ее богатство. Потому что Солнце - это энергия. Та самая энергия, которая есть один из основных компонентов развития растительного мира, превращения мертвого набора химических элементов в зеленый лист, в коробочку белоснежного хлопка, в золотистое зерно. Та самая энергия, которая жизненно необходима человеку для создания "второй природы" - заводов, машин, новых материалов.
Солнце - одна из бессчетных звезд вселенной. Вот уже несколько миллиардов лет в солнечных недрах идут термоядерные реакции, водород превращается в гелий, и за счет этого выделяются огромные количества энергии. Общую тепловую мощность нашего Солнца представить себе довольно трудно - если бы мы захотели отметить, во сколько раз оно мощней всех земных электростанций, то должны были бы назвать число с четырнадцатью нулями. Земля - маленький шарик, расположившийся на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца, и поэтому нашей планете достается очень малая часть солнечной энергии: менее чем миллионная доля процента. Но даже и этого количества вполне хватает, чтобы согреть Землю солнечным теплом, дать жизнь растениям, прокормить человечество, запасти в земных недрах уголь, нефть, газ.
Разным участкам земного шара достаются различные порции солнечного тепла и света главным образом потому, что они под различными углами подставлены солнечным лучам. На территории, не слишком далекие от экватора, солнечное излучение в полдень падает практически под прямым углом, и каждый квадратный метр там получает максимум того, что вообще можно получить на данном расстоянии от Солнца. А чем ближе к полюсам, тем меньше угол, под которым солнечный луч встречается с Землей, тем меньше тепла и света сюда доходит.
На московской параллели каждому квадратному метру Земли достается примерно в два раза меньше солнечной энергии, чем в районе экватора, а на параллели Мурманска - почти в четыре раза меньше. Пустыни, как известно, все находятся в довольно низких широтах, в районах, сравнительно недалеко отстоящих от экватора, а нередко и в самих экваториальных зонах. И поэтому пустынные территории очень богаты солнечным теплом, они получают его почти максимально возможное количество.
Специалисты разных профессий по-разному оценивают солнечную активность на той или иной территории, разными мерками определяют количество солнечного света и тепла, которые этой территории достаются. Кинематографисты, например, удовлетворяются числом солнечных дней в году - им не так важно, холодно или тепло, важно лишь, чтобы яркое Солнце создавало благоприятные условия для съемок.
Специалисты в области сельского хозяйства оценивают работу Солнца средней суммарной температурой для данной территории. Не самым жарким днем, не самым холодным, а именно суммарной температурой - она показывает общее количество тепла, которое достается данной территории за год, за месяц или за сельскохозяйственный сезон. Как говорится, день на день не приходится, сегодня может быть очень жарко, завтра прохладнее, сегодня безоблачное небо, а завтра пасмурное. Но растения развиваются не по такому уж строгому графику, им важно суммарное количество тепла и света, полученное за период вегетации, то есть за период роста и развития. А об этом как раз и может рассказать суммарная температура. Найти ее достаточно просто - нужно сложить среднесуточные температуры интересующего вас месяца или части года. Цифры получаются большие - суммарная месячная температура может исчисляться сотнями градусов, суммарная годовая - тысячами.
Ну и, наконец, инженеры чаще всего оценивают обеспеченность данной территории солнечной энергией по тому, сколько ее приходится на квадратный метр земной поверхности: по суммарной годовой энергии в джоулях на квадратный метр или в килокалориях на квадратный метр. Или по мощности, по числу ватт, которые достаются квадратному метру поверхности в среднем за год или за один солнечный день того или иного месяца.
Точкой отсчета может служить так называемая солнечная постоянная - количество лучистой солнечной энергии, которое падает на единицу поверхности, подставленной перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы. То есть солнечная постоянная показывает тот максимум, который могла бы получать Земля в районах, достаточно близких к экватору, если бы ничего не терялось в атмосфере. После несложных пересчетов можно получить, что солнечная постоянная соответствует мощности 1353 ватта на квадратный метр или энергии 4871 килоджоуля на квадратный метр в час. На земной поверхности эти показатели заметно меньше. Даже для районов большинства пустынь солнечную радиацию можно грубо оценить величиной в 1000 ватт, то есть один киловатт на квадратный метр. Правда, эта цифра относится только к полудню, в более ранние часы и в более поздние Земля получает значительно меньше энергии. Но даже с учетом этого солнечная энергия, которую получает каждый квадратный метр поверхности среднеазиатских пустынь за один солнечный день, могла бы заменить примерно пол-литра бензина. И если бы энергия солнечных излучений без потерь превращалась бы в это автомобильное топливо, то установка, улавливающая солнечную энергию на площади в 20 квадратных метров, то есть занимающая крышу автобуса, ежедневно добавляла бы в бензобак 10 литров бесплатного бензина.
Каким бы заманчивым ни казалось прямое и без потерь получение нефтепродуктов из солнечных лучей, подобные энергетические процессы относятся пока к области фантастики. Одним из самых выгодных способов использования солнечной энергии пока остается выращивание тех или иных сельскохозяйственных культур. Этот путь ведет и к некоторым интересным решениям энергетических проблем. В Бразилии ведутся работы по переводу автомобильного транспорта с бензина на этиловый спирт. Его будут получать из специально выращиваемых кустарников, дающих без особых затрат очень большой прирост биомассы. В процессе ее переработки спирт образуется из природных углеводородов растительного происхождения, которые, в свою очередь, появились за счет солнечной энергии, поглощенной растением. Кстати, вообще все виды горючего, используемого человеком, кроме атомного горючего - урана, своим появлением обязаны Солнцу. Не только прозаическая древесина, но и нефть, газ, уголь - это не что иное, как "солнечные консервы". Согласно теории органического происхождения горючих ископаемых в их химической структуре как бы законсервирована энергия Солнца, накопленная в далекие времена в биологической массе растений и животных.
Но оставим пока в стороне энергетику. Обратим свой взор к тем представителям растительного мира, которые кормят нас и одевают. Тот факт, что Солнце совершенно необходимо для созревания хлебного колоса и виноградной лозы, люди знают с незапамятных времен. Но особый интерес к этой зависимости проявляется в последние столетия, когда человек решил повнимательней присмотреться к природе. И вот выясняется, что достающееся растениям количество солнечного света и тепла не просто влияет на развитие зеленого мира, а влияет чрезвычайно сильно. Подлинную сенсацию произвело открытие заметной связи между солнечной активностью и ценами на пшеницу на мировом рынке. Проанализировав изменение этих цен в период с 1750 по 1900 год, получили график, в котором явно наблюдались резкие скачки цен, происходившие регулярно каждые 11 лет. Они совпадали с известными одиннадцатилетними циклами солнечной активности, о которой астрономы прошлых веков судили по количеству солнечных пятен. А в период с 1800 по 1830 год, когда среднее число солнечных пятен резко уменьшилось, мировые цены на пшеницу подскочили в 2-3 раза.
Сейчас мне хотелось бы несколько отвлечься от нашей основной темы и напомнить о курьезном случае, поучительном для тех, кто собирается работать в науке, и даже для тех, кто просто интересуется научными сенсациями. Сравнительно недавно один английский ученый, развивая популярные в наше время исследования, призванные выявить влияние Солнца на земную жизнедеятельность, решил проанализировать статистику рождаемости детей. И выявил, что рождаемость сильно зависит от погоды - в ясные, солнечные дни детей рождается значительно больше, чем в пасмурные, дождливые. Полученные данные были опубликованы, и кое-кто даже нашел им объяснение. Но вот один из сотрудников ученого, не сумев объяснить эту странную зависимость, стал тщательно проверять исходный материал. И обнаружил, что первичные данные относились не к самому факту рождения ребенка, а к его официальной регистрации. А эту операцию можно очень просто связать с погодой - в дождливый день родители просто стараются не выходить из дому. С регистрацией ребенка особой спешки нет, и люди ждут день-другой, чтобы не мокнуть под дождем.
Этот курьез напоминает лишь, как опасно делать выводы, не убедившись в правильности предпосылок. И он, конечно, не имеет никакого отношения к твердо установленному влиянию солнечной радиации на жизнь растений. Хотя бы потому, что биохимики в деталях выяснили, как именно солнечный луч участвует в развитии растения, в накоплении зеленой массы и созревании плодов.
Среди огромного многообразия сельскохозяйственных культур есть такие, которые произрастают только в районах с очень теплым климатом или, как мы теперь можем сказать, в районах с высокой суммарной температурой. Мы уже говорили, что в нашей стране главным образом на пустыни приходятся основные территории с высокими суммарными температурами, необходимыми для таких культур, как хлопок, кофе, цитрусовые. Орошая эти территории, мы получаем сельскохозяйственные земли, можно сказать, неповторимые.
Но и в части солнечного тепла, или, как сказал бы специалист, в части тепловых ресурсов, пустыни тоже бывают разные. В пустынях западнее и восточнее Аральского моря сумма температур, превышающих порог "плюс десять градусов", лежит в пределах 3500-4000 градусов. Километров на сто южнее сумма температур достигает уже 4500-5000, а еще через сотню-другую километров - 5000 градусов. На юго-западе Туркменской ССР есть районы с суммарными температурами, заметно превышающими 6500 градусов.
Вообще же границы районов с разными суммарными температурами нередко имеют довольно сложную конфигурацию, и бывает, что территории, расположенные не так уж далеко одна от другой, по термическим ресурсам различаются весьма заметно. На суммарные температуры влияют и такие природные факторы, как медленные изменения климата, изменение солнечной активности в соответствии с одиннадцатилетними циклами и, наконец, некоторые антропогенные процессы. Установлено, что интенсивное орошение может снижать суммарную температуру на несколько градусов. Это вполне понятно: там, где есть влага, происходит ее испарение, а всякое испарение сопровождается понижением температуры. Такое снижение неприятно, но неизбежно - без орошения районы с высокими суммарными температурами для сельскохозяйственного производства вообще бесполезны.
Точно промеренные и подсчитанные суммарные температуры не есть какие-то отвлеченные географические характеристики. Эти цифры строго ограничивают возможности выращивания тех или иных культур, и их никак не обойдешь даже при наличии всех других благоприятных факторов. Лучшим тонковолокнистым сортам хлопчатника нужен очень жаркий климат, нужны суммарные температуры не менее 4900 градусов. Температуры на несколько сот градусов ниже позволяют выращивать только скороспелые, менее ценные средневолокнистые сорта хлопчатника. А районы с температурами ниже 4000 градусов для хлопка вообще непригодны, хотя там могут с успехом выращиваться некоторые сорта винограда.
На орошаемых пустынных землях (правильнее было бы сказать, бывших пустынных землях) посевы хлопчатника чередуются с посевами кормовой культуры люцерны - такие севообороты улучшают почву, снижают ее засоленность и, кроме того, позволяют создавать комплексные хозяйства, где хлопководство сочетается с животноводством. Так вот и для люцерны далеко не безразлично количество солнечного тепла: при суммарных температурах 4900 градусов она растет очень быстро, и за лето можно сделать до семи укосов люцерны. А при температурах около 4000 градусов - только до четырех.
В целом же нужно сказать, что все пустынные территории, которые удается оросить и превратить в плодородные поля, великолепно обеспечены солнечной энергией. И пусть не везде здесь может расти южанин хлопчатник, но зерновые культуры, фрукты, овощи, бахчевые, наконец, травы, идущие на корм скоту, получат столько жаркого солнца, что смогут давать по два, а некоторые и по три урожая в год, если будет достаточно воды.
Главное, что нужно растению, - это солнце, воздух, вода и, конечно, почва. Солнце дает энергию, необходимую для того, чтобы соединить имеющиеся химические элементы, собрать из них белки, жиры, углеводы. Вода входит в состав растительных клеток, выполняет транспортные функции, доставляя те или иные вещества на место стройки, туда, где идет синтез органических соединений, создаются архитектурные шедевры зеленого мира. Воздух дает растению углерод - важнейший химический элемент, необходимый для строительства растительной ткани.
Многие вещества, тоже совершенно необходимые для строительства живой материи, растение получает из почвы. Взять, к примеру, азот - обязательный элемент любой белковой молекулы, а также молекул нуклеиновых кислот. Он входит в важнейшие для всего живого молекулярные конструкции в заметных количествах, и, казалось бы, растения и животные не должны чувствовать в нем недостатка: азота очень много в воздухе, по объему примерно 80 процентов. Но извлекать его из воздуха растения не умеют, они получают его из почвы, так же как фосфор и калий, их тоже немало идет на строительство растительной ткани. А еще растение берет из почвы микроэлементы, такие, как медь, железо, марганец, серебро. Хотя они нужны растению в очень малых, просто-таки микроскопических количествах (за что и получили название микроэлементов), но без них растение развиваться не может.
Однако обязательно ли получать все это из почвы? Живут же морские растения, прикрепившись к сваям причалов или каменистым берегам. Они обходятся без земли...
Гидропоника - так назвали (от греческих слов "гидро" - вода и "поника" - работа) методы выращивания сельскохозяйственных культур без почвы, без земли. Ее заменили определенными химическими растворами, в которых в удобном виде содержатся все необходимые растению вещества. Гидропоника - дело непростое, особенно если применять ее в больших масштабах. Но есть у нее несколько достоинств первостепенной важности. Прежде всего она позволяет точно дозировать все потребляемые растением вещества, не растрачивать ценные питательные вещества на кормежку сорняков или иных паразитов. И не выбрасывать с трудом добытые удобрения, как это, к сожалению, неизбежно происходит сегодня, - заметная часть внесенных в почву химикатов вымывается дождями и уносится в реки и моря.
И видимо, одним из первых кандидатов для практического применения гидропоники могут быть некоторые пустыни. В окрестностях города Шевченко, который окружен в основном сильно засоленными почвами, уже несколько лет проводятся опыты по выращиванию овощей на гравии. Гидропонные плантации занимают участок площадью пять тысяч квадратных метров, то есть примерно с футбольное поле. Там же пробовали выращивать методами гидропоники зерновые культуры, используя их как добавку в корм скоту. Наконец, значительный интерес представляют эксперименты по выращиванию хлореллы - водоросли, которая содержит много питательных веществ, может оказаться хорошей кормовой добавкой и, ко всему, еще отличается большой скоростью образования биомассы. Хлореллу выращивают в установках, где вообще главное действующее лицо - солнечное освещение. И если исследования завершатся успешно, лучшего места, чем пустыня, для выращивания хлореллы не найти. И солнца хватает, и потребители кормов недалеко.
Наряду с различными отраслями сельского хозяйства на пустынные территории, богатые "солнечным сырьем", могут претендовать и другие отрасли. В том числе малая энергетика. И даже большая. Мы убедимся в этом, отправившись еще на одну экскурсию. На сей раз наш путь лежит в научный центр, где разрабатывается широкий круг проблем, связанных с использованием солнечного тепла и света.
Выехав из Ашхабада в направлении местечка Бекрава, примерно на восьмом километре шоссе издалека виден необычный дорожный знак - большой желтый круг с расходящимися во все стороны лучами. Если подъехать поближе и прочитать надпись внутри круга, обнаружится, что это не дорожный знак, а творение людей веселых и изобретательных - вывеска солидного научного учреждения. На ярко-желтом фоне четкими буквами написано название, подобного которому нигде больше не увидишь, - Институт солнечной энергии. Этот единственный в своем роде институт входит в состав Академии наук Туркменской ССР, в его тематике отражены практически все основные направления научных исследований, ставящих своей целью использовать огромное богатство, доставшееся нашим пустыням, - энергию солнечных лучей.
На первый взгляд может показаться, что никакие новые исследования в этой области не нужны. Потому что люди уже давно умеют превращать свет и тепло в электричество. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть, как отклоняется под действием падающего света стрелка фотоэкспонометра. Или взглянуть на прямоугольные ячеистые панели, которые разместились на площадке недалеко от входа в институт. Это солнечные батареи, они очень похожи на огромные крылья, которые вы не раз видели на снимках различных космических аппаратов. "Крылья" - панели фотоэлементов, их смело можно назвать солнечными электростанциями космических кораблей, так как они сами, без посредников превращают свет, который на них падает, в электрическую энергию. Ее хватает и на освещение космического дома, и на работу многочисленных бортовых агрегатов, научных приборов, средств радиосвязи, систем жизнеобеспечения.
И казалось бы, чего проще: ставь на бесплодные пески пустыни такие же солнечные батареи, перехватывай ими падающую на Землю солнечную энергию и получишь электрическую энергию, которую можно пустить и на подъем воды из колодцев, и на опреснение ее, и на освещение домов. А поскольку неиспользуемых песчаных пустынь пока еще достаточно много, то можно, видимо, с помощью фотоэлектрических преобразователей получать настолько много энергии, что ее хватит для электроснабжения ближайших городов и промышленных предприятий. Будем считать, что в среднем мощность солнечного излучения, учитывая суточную неравномерность, составляет 10 процентов от солнечной постоянной, то есть примерно 100 ватт на квадратный метр. Тогда получится, что с квадратного километра пустыни (это миллион квадратных метров) можно было бы получить примерно 100 тысяч киловатт электрической мощности. Ее вполне хватило бы для энергоснабжения небольшого города.
Последние фразы, как вы, конечно, заметили, построены в сослагательном наклонении, с использованием частицы "бы". Потому что в нашем простейшем расчете не учтен один очень важный показатель, и это делает весь расчет неверным. Мы не учли коэффициент полезного действия фотоэлектрических преобразователей, считали, что он равен 100 процентам, то есть что вся солнечная энергия целиком превращается в электрическую. В действительности же даже лучшие современные полупроводниковые фотоэлементы превращают в электричество пока примерно 10 процентов падающей на них солнечной энергии, а рядовые, серийные преобразователи имеют коэффициент полезного действия процентов пять-шесть.
Если учесть эту невеселую реальность, то получится, что с квадратного километра пустыни мы можем получить максимальную мощность не 1 миллион, а лишь 50-60 тысяч киловатт электрической мощности. И это, между прочим, тоже было бы неплохо, если бы сами фотоэлементы стоили дешевле, пока же цена их настолько высока, что о широком использовании специалисты и не говорят. Кое-кто из них полагает, что полупроводниковый элемент станет выгодным для солнечной энергетики прибором, если стоимость его будет снижена на два порядка. То есть примерно в 100 раз.
Где же выход? Неужели заманчивая идея использования бесплатного и бесполезно теряемого в пустыне солнечного тепла не может быть реализована? Неужели техника не предлагает никаких реальных возможностей.
Возможностей таких, оказывается, существует несколько. И на разных направлениях ведутся исследовательские работы, предпринимаются практические попытки впрячь Солнце в упряжку полезных дел. В Институте солнечной энергии есть площадки, на которых расположились самые разные системы преобразователей солнечной энергии. Это настоящий полигон, где ведущие научные центры страны проверяют свои разработки.
Энергично в последнее время идет совершенствование самих фотоэлектрических преобразователей как по снижению их стоимости, так и повышению коэффициента полезного действия. Результаты могут быть получены только в фундаментальных физических исследованиях, затрагивающих самые тонкие механизмы взаимодействия излучений с веществом. Известно, что физики не любят давать широковещательных обещаний, но, видимо, какие-то надежды на серьезное улучшение важнейших характеристик фотоэлемента все-таки имеются. Во всяком случае, в последние годы в этой области заметен явный прогресс: еще не так давно коэффициент полезного действия полупроводникового фотоэлемента находился где-то в районе одного процента.
Даже при нынешних не слишком высоких технических и экономических показателях применение солнечных батарей может оказаться в некоторых случаях целесообразным. Во Всесоюзном институте источников тока создана электродиализная опреснительная установка, получающая питание от солнечных батарей общей площадью 4,5 квадратных метра. Они развивают мощность 200 ватт. Панели солнечных батарей расположены на поворотных фермах, вся система автоматически поворачивается вслед за Солнцем, когда оно движется по небосводу. Благодаря этому установка всегда перехватывает максимум солнечной энергии, которую можно уловить в данный момент. Кстати, этот институт создал в Ашхабаде базовую лабораторию по преобразованию солнечной энергии в электрическую.
Полученное от солнечного электрогенератора постоянное напряжение в 50 вольт подводится к электродиализному опреснителю. При солености исходной воды в 16 граммов на литр опреснитель выдает 9 литров почти совершенно пресной воды в час. Энергия для опреснения практически ничего не стоит - солнечная энергия пока еще не регистрируется счетчиком и платить за нее ничего не нужно. Однако начальная стоимость опреснителя довольно велика, и его целесообразно применять лишь в случаях, когда другие способы получения пресной воды обходятся еще дороже.
Другой аппарат, использующий электроэнергию, полученную непосредственно от солнца с помощью фотоэлементов, - водоподъемник для колодцев, расположенных на пустынных пастбищах. В нем воду на поверхность поднимает не традиционный насос с расточительным электромотором, а электроосмотический водоподъемник. В его камерах, разделенных пористой перегородкой, вода поднимается вверх за счет электрической энергии, которую дает фотоэлектрический генератор. Для подъема воды используется известное явление электроосмоса - перемещение жидкости по капиллярам или по порам диафрагмы под действием приложенного электрического напряжения. Модель такого водоподъемника показала, что превращенная в электричество солнечная энергия, собранная с площади в несколько квадратных метров, сможет за один день поднять примерно тонну воды из колодца глубиной 20 метров. Заметьте - все эти тонкие физические процессы, такие, как фотоэлектрический эффект или электроосмос, испытаны там, где еще недавно воду вытаскивали из колодцев в кожаных мешках с помощью такой энергетической системы, как медлительный верблюд.
Уже есть примеры, пока, правда, немногочисленные, практического использования фотоэлектрических солнечных генераторов. В пустынях Австралии, в частности, они дают энергию необслуживаемым станциям радиорелейных линий связи. Водоподъемники, питаемые солнечной энергией, работают на нескольких американских фермах, расположенных в засушливых районах. Самая крупная опытная станция, вырабатывающая электроэнергию с помощью фотоэлементов, пока построена в одной из мексиканских пустынь, где панели солнечных батарей занимают площадь около полутора тысяч квадратных метров. Они развивают мощность до тридцати киловатт, то есть могут питать электроэнергией сотню больших телевизоров или триста лампочек.
Во время экскурсии по Институту солнечной энергии вы наверняка обратите внимание на круглые вогнутые зеркала разных размеров - самые маленькие из них имеют диаметр около метра, самые большие - многометровые. Это концентраторы солнечной энергии. В одном из павильонов вы увидите, как с помощью большого зеркала-концентратора фокусируют солнечные лучи на небольшом тигле, поднимают в нем температуру до нескольких тысяч градусов и чистым солнечным лучом проводят плавку особо чистых металлов. В другом месте концентратор работает в паре с термоэлементом: помогает получать электрическую энергию.
Пока физики ищут более эффективные пути прямого преобразования тепла и света в электричество, инженеры пробуют применять для этой цели старую проверенную схему, включающую паровой котел, паровую турбину и обычный машинный электрогенератор. Коэффициент полезного действия классической системы тоже далек от ста процентов, но на тепловых электростанциях он все же ниже 30 процентов не опускается.
Главная проблема связана с тем, что к Земле приходит солнечное тепло, так сказать, низкого качества, низкотемпературное. Реально оно нагревает теплоприемники до 80-90 градусов, и поэтому парогенераторы солнечных электростанций могут быть созданы только при использовании низкокипящих жидкостей, например, фреона: он кипит при температуре 57 градусов. Чтобы использовать обычную воду, нужно иметь температуры как минимум 200-220 градусов. Их можно получить, применив концентраторы солнечной энергии. Это в принципе могут быть линзы, фокусирующие солнечные лучи на сравнительно малой площадке, где температура оказывается во много раз больше, чем на поверхности линзы. Чаще в качестве концентраторов используются сферические зеркала, в фокус которых помещают нагреваемый объект. Зеркала могут быть стеклянные либо из полированного алюминия. Температура, которая получается в фокусе зеркала, зависит от его размеров и формы. В зависимости от конструкции она обычно составляет 200-300 или 2000-3000 градусов. Высокотемпературные солнечные концентраторы используются для сварки и выплавки металлов.
Наши соседи - узбекские физики и инженеры, - давно работающие над использованием солнечного тепла, создали передвижную гелиоустановку с пятиметровым зеркальным концентратором. В фокусе его находится электродинамический преобразователь, который дает энергию электрогенератору мощностью 500 ватт, а он питает электричеством осветительную сеть на 5-10 лампочек или насос водоподъемника, который может с глубины 20 метров за час поднять три тонны воды.
Французские инженеры, используя систему из большого числа зеркальных концентраторов, построили солнечную электростанцию мощностью в 65 киловатт, а в скором времени обещают ввести в строй аналогичную систему значительно большей мощности - на 3,5 тысячи киловатт. Такая станция, работающая в пустыне, сможет снабдить электричеством сельскохозяйственный поселок с населением в несколько сот жителей, имеющий собственный опреснитель воды.
Использование солнечной энергии ни в коем случае не ограничивается преобразованием ее в электричество. Создано немало простых и полезных устройств, в которых работает столь ценная солнечная продукция, как тепло. Например, небольшая солнечная кухня. В фокусе зеркала здесь могут закрепляться разнообразные насадки - кастрюли, сковородки, приспособления для популярных национальных кушаний. Установка позволяет за час вскипятить шесть литров воды, что особенно важно для пастухов в пустыне: они всегда мечтают о том, чтобы утолить жажду не холодной водой, а горячим зеленым чаем. Есть солнечная установка для сушки табака, овощей, фруктов. Или солнечный облучатель семян - установлено, что семена хлопчатника, прогретые импульсами сконцентрированного солнечного света, дают более высокие урожаи.
Используют солнечное тепло и для обеззараживания сточных вод - их для этого сильно нагревают, и за день установка площадью шесть квадратных метров дезинфицирует 10 кубометров воды. Важную работу выполняет Солнце, помогая строителям, создающим железобетонные конструкции. В Кашкадарьинской области на одном из комбинатов работает солнечная камера для пропаривания больших железобетонных панелей. Освещаемая солнцем поверхность камеры равна 100 метрам, температура в ней доходит до 80 градусов. Массивные панели приобретают необходимую прочность за двое суток, тогда как при естественной выдержке на воздухе потребовался бы целый месяц. А поскольку нагрев бетона осуществляется даровым солнечным теплом, себестоимость железобетонных изделий получается в два-три раза ниже, чем при прогревании его в печах, работающих на мазуте.
Все шире применяют солнечные подогреватели воды, они позволяют создать в домах колхозников или в чабанских жилищах, расположенных далеко в глубине пустынь, систему горячего водоснабжения. Такую же, как в комфортабельных городских квартирах, но только бесплатную, не требующую расхода топлива. Основная деталь водонагревателя, как и многих других солнечных машин, это теплообменник - плоский деревянный или металлический ящик, заполненный черным материалом с высокой теплоемкостью, внутри которого проходят трубки с водой. Такой горячий ящик - это, кстати, термин, узаконенный гелиотехникой, - доводит температуру воды до 60-70 градусов и за день собирает свыше 10 тысяч килоджоулей солнечной энергии с каждого квадратного метра своей поверхности. То есть средняя тепловая мощность каждого метра горячего ящика составляет примерно 300 ватт. Таким образом горячий ящик размером с обеденный стол за год может сэкономить 200 килограммов угля.
Одна из центральных проблем, с решением которой связаны возможные масштабы использования солнечного тепла, - это аккумулирование, накопление энергии. Использование таких установок, как солнечная кухня, находится в прямой зависимости от самого Солнца: как только оно зашло, кухня не работает. И вот появляется в водонагревательной установке солидных размеров бак для накапливания горячей воды, типичный тепловой аккумулятор.
Но тут же одновременно встают и типичные проблемы аккумулирования энергии - емкость бака должна быть достаточно большой, утечка тепла минимальной. К тому же выясняется, что хранить энергию в виде тепла не очень удобно: что ни делай, а нагретое тело остывает и постепенно все энергетические накопления сами собой исчезают.
Там, где солнечное излучение используется не непосредственно, а сначала превращается в электричество, там проблема накопления энергии решается сравнительно просто. В установку вводится обычный электрический аккумулятор. Когда солнце есть, он подзаряжается, когда солнца нет, аккумулятор сам отдает электроэнергию потребителям - водоподъемнику или опреснителю воды. Такая же система используется и в электроснабжении космических аппаратов, так что по своему принципу пустынная солнечная электроэнергетика ничуть не отличается от космической.
Наряду с электрическими аккумуляторами в гелиотехнике широко применяются и другие системы аккумулирования энергии. А кроме того, некоторые области использования солнечного тепла и света сами по себе, по самой своей сути обеспечивают накопление энергии. На большом институтском поле продолговатые и низкие стеклянные панели, очень напоминающие парники. Это экспериментальные солнечные опреснители воды, которые в Институте солнечной энергии исследуются и улучшаются, в то время как их "предки" уже много лет работают в пустыне.
В совхозе "Бахарден" урочища Овез-Ших в Центральных Каракумах стоит прижавшееся к пескам стеклянное сооружение размером чуть поменьше стадиона. Это первый в стране бахарденский опреснитель парникового типа, созданный 15 лет назад для водоснабжения далеких пустынных пастбищ. Примерно столько же работает большой парниковый опреснитель в Узбекистане, в совхозе "Шафрикан" Бухарской области. Принцип действия такого опреснителя предельно прост. Залитая в него соленая вода испаряется, освободившиеся от соли водяные пары конденсируются на внутренней стороне покатой стеклянной крыши и стекают в водосборный желоб. Таким образом накапливается полученная пресная вода, столь необходимая жителям пустыни.
Правда, слово "бесплатно" не очень уместно, парниковые опреснители, как и большинство гелиоустановок, в процессе работы не требуют каких-либо расходов, однако нужны немалые первоначальные капиталовложения на строительство парников с бетонированными резервуарами. К тому же производительность Солнца в такой системе не слишком высока - с каждого квадратного метра остекленной поверхности можно получить лишь несколько литров пресной воды в сутки Вот почему в последнее время предпринимаются попытки объединить парниковое опреснение воды с другими, более выгодными процессами. На помощь приходит биология - производство пресной воды очень удачно сочетается с производством растительной пищи в условиях теплиц с управляемым микроклиматом. Опресненная вода частично сразу же направляется на полив растений, которым тоже достается немалая часть солнечного тепла и света. Так что опреснение оказывается бесплатным дополнением к обычному выращиванию овощей или ягод в парниках.
Подобные системы разрабатываются и начинают применяться во многих странах. В Соединенных Штатах Америки в пустынях штата Юта построены теплицы-опреснители площадью два гектара, а в пустыне штата Аризона - четыре гектара. В пустыне Руб-эль-Хали на берегу Персидского залива студентами Аризонского университета создана крупная установка, в которую входит 50 пластмассовых солнечных водонагревателей и 48 теплиц. Здесь получали с каждого гектара за один урожай почти 400 тонн томатов и более 700 тонн огурцов, которые обошлись дешевле, чем привезенные самолетом из соседних стран с мягким климатом.
В Ашхабаде в Институте пустынь и в Институте солнечной энергии проводятся работы по созданию теплиц с круговоротом влаги. В такой теплице, кроме привычных полок с растениями, размещены у самого края стеклянной крыши бетонированные желоба, куда со стекла стекает опресненная вода. Внутрь теплицы по трубам входит только соленая вода. Возможно, такие теплицы-опреснители войдут в широкую практику районов, богатых солеными водами. Но пока нужно тщательно исследовать все процессы, связанные с аккумулированием солнечной энергии как в опресненной воде, так и в самих растениях.
Задача всех этих исследований одна - создать теплицу с почти замкнутым циклом по воде, по возможности надежную и дешевую.
Существуют теплицы и с таким простым тепловым аккумулятором, как гравий. Им заполняют довольно объемистые желоба, над которыми расположены лотки с растениями. Днем гравий нагревается, для этого через него пропускают горячий воздух из верхних участков теплицы. А ночью вентилятор прогоняет сравнительно холодный воздух через сильно нагревшийся за день гравий, и благодаря этому средняя температура в теплице поднимается. В итоге растения получают больше тепла, растут быстрее и себестоимость их получается чуть ли не в два раза ниже, чем в обычной теплице без каменного теплового аккумулятора.
Гравий и крупные камни пробуют использовать в качестве аккумулятора солнечного тепла и на открытых посадках. В почву закапывают некоторое количество гравия так, чтобы верхний его слой выходил на поверхность. А дальше все идет по известному уже сценарию: днем гравий сильно нагревается, а ночью отдает тепло окружающей почве. В итоге сглаживаются резкие суточные колебания температуры почвы, что благоприятно сказывается на развитии растений, особенно на прорастании семян.
Во всем мире, в том числе и в нашей стране, проводится сейчас большой комплекс работ с целью приспособить солнечную энергию для обеспечения жилищ теплом или холодом. И холодильники и кондиционеры делают свое дело, обязательно затрачивая на это определенную энергию, довольно часто тепловую. В очень распространенных еще не так давно небольших бытовых холодильниках серии "Север" холод получают только с помощью тепла. Охлаждение здесь происходит при испарении аммиака, который циркулирует в теплообменном агрегате холодильника. Необходимую энергию аммиак получает от электрического нагревателя или даже от газовой горелки - такие варианты холодильника "Север" тоже выпускались.
Холодильные циклы, использующие солнечную энергию, уже применяются для охлаждения жилищ, для создания в них благоприятного микроклимата даже во время знойного среднеазиатского лета, когда сорок градусов в тени обычная температура. В некоторых системах используются растворы бромистого лития или хлористого кальция. Жидкий хладоноситель стекает по наклонной открытой крыше дома, где получает порцию солнечного тепла, необходимую для испарения воды и раствора. Затем сконцентрированный в результате испарения раствор поступает в абсорбционную холодильную машину, откуда охлажденная вода поступает в радиаторы, вмонтированные в потолок и стены, и охлаждает воздух в помещении.
Аналогичным образом работают солнечные отопители. Их теплообменные панели вмонтированы в стены и в крышу. Уже известные нам горячие ящики собирают солнечное тепло и передают его водяной системе отопления, радиаторы которой находятся в помещении. Ташкентский зональный научно-исследовательский институт типового и экспериментального проектирования совместно с Физико-техническим институтом Академии наук Узбекистана создали одноэтажный одноквартирный дом общей площадью 90 квадратных метров и жилой - 60 квадратных метров. Зимой для обогрева дома используется солнечное тепло. Вода, за день нагревшаяся в горячих ящиках, вмонтированных в крышу и южную стенку дома, передает тепло массивным аккумуляторам. Это большие массы гравия, засыпанного в пространство между двойными внутренними стенами дома. Днем аккумуляторы нагреваются, а ночью отдают накопленное тепло. Одно из самых разумных технических решений, с которым мы встречаемся в этом доме, исходит из того, что Солнце не должно на все сто процентов обеспечить дом теплом. Если рассчитывать на всевозможные погодные неожиданности или на самые холодные дни, которые, правда, бывают редко, то система солнечного отопления неимоверно усложнится. Поэтому в солнечном доме предусмотрено резервное отопление за счет сжигания природного газа или жидкого топлива. Система резервного отопления состыкована с солнечным обогревом, и можно считать вполне удачным итог их взаимодействия - в помещениях всегда достаточно тепло, а 70 процентов энергии для обогрева получают бесплатно от Солнца.
Прогнозы зарубежных специалистов предсказывают широкое использование солнечного тепла для отопления уже в недалеком будущем. Причем наиболее перспективными считаются дома с комбинированным отоплением. В Соединенных Штатах проходят проверку несколько тысяч жилых и административных зданий, где Солнце помогает экономить минеральное топливо. Весьма перспективны подобные системы и для наших пустынь, хотя хотелось бы иметь универсальную солнечную машину, которая зимой давала бы тепло, а летом - холод.
Кстати, об аккумулировании тепла и холода. Большие надежды связаны с использованием веществ, которые, переходя из одного фазового состояния в другое, энергично отдают или потребляют тепло. Есть соединения металлов, которые при сравнительно низкой температуре плавятся, поглощая много тепловой энергии, а затем - затвердевают и отдают тепло.
На территории Института солнечной энергии стоит довольно высокое трехэтажное здание с красивыми просторными балконами. Это экспериментальный девятиквартирный дом, в котором разместились институтские лаборатории. Дом служит главным образом для отработки систем, обеспечивающих внутри помещений комфортные условия за счет использования солнечной энергии. Одна из систем охлаждения помещений при сорокаградусной жаре на улице круглосуточно поддерживает в комнатах температуру 23 градуса.
Если дом используется как служебное здание и если в субботу и воскресенье системы охлаждения не работают, то даже в этом случае температура воздуха в комнатах не поднимается выше 25 градусов. А если в доме вообще выключить гелиотехническую систему микроклимата, то даже с учетом понижения внешней температуры в ночное время в комнатах будет очень жарко - примерно 34-36 градусов. Нужно сказать, что гелиотехнические системы комфортного климата в доме проходят испытания в сравнительно больших объемах - площадь помещений экспериментального солнечного дома 400 квадратных метров. В Ашхабаде уже построен 128-квартирный жилой дом с солнечным охлаждением.
В Институте солнечной энергии можно увидеть почти все, о чем мы упоминали, рассказывая об использовании одного из главных богатств пустыни - солнечного тепла и света. Как только въезжаешь на территорию института, то сразу же обращаешь внимание на красивую и довольно большую установку, в центре которой причудливо изогнутые толстые стеклянные трубки, наполненные зеленой массой. В установке идут эксперименты по выращиванию хлореллы. Чуть дальше несколько рядов низких парников с наклоненным стеклянным покрытием. Это экспериментальные опреснители парникового типа. Рядом с ними большие горячие ящики. Они созданы не только в самом институте, но в других научных и конструкторских коллективах. Каждый из образцов имеет свои особенности, в основном они различаются наполнителем, в котором уложены трубки теплообменника. Лучшим окажется тот наполнитель, который сумеет поглотить и передать циркулирующей воде больше солнечного тепла. В Ашхабад все эти горячие ящики прибыли для испытаний - устройства, созданные для жарких краев, должны проверяться в реальной рабочей обстановке.
Можно увидеть на территории института и теплицы-опреснители с замкнутым циклом использования воды. И новый одноэтажный дом, где отрабатываются системы солнечного отопления. И самые разные концентраторы солнечной энергии. Но есть такие объекты гелиотехнических исследований, которыми институт не занимается. Точнее, просто не может заниматься. Эти объекты находятся в сфере интересов ведущих исследовательских организаций страны, работающих в разных областях физики, химии, биологии, энергетики и тоже разрабатывающих некоторые фундаментальные проблемы, связанные с использованием энергии белого Солнца пустыни.
В числе исследований, которые могут в итоге превратить среднеазиатские пустыни в ценнейшие энергетические плантации, можно назвать работы в области водородной энергетики. Живая природа чрезвычайно бережно и экономно использует солнечную энергию. В растениях мельчайшие порции солнечного излучения утилизируются для точно отлаженных химических превращений. Специалисты подумывают о том, чтобы и в технических устройствах использовать солнечный свет для получения определенных химических соединений, которые потом могли бы играть роль искусственного горючего. В качестве возможного кандидата называют один из окислов серы, который может образовываться из исходных продуктов - серы и кислорода - под действием солнечных излучений. Получившийся газ в дальнейшем легко соединяется с кислородом воздуха, то есть сгорает, выделяя более 5000 килоджоулей энергии на каждый кубометр. Это немало, хотя и в несколько раз меньше, чем теплотворная способность природного газа.
Другой возможный кандидат на роль синтетического топлива, полученного с помощью Солнца, водород. В последнее время он вообще стал объектом пристального внимания энергетиков. Многие из них полагают, что водород в будущем заменит углеводородное топливо, в частности нефть и уголь. В этом случае водород будут доставлять потребителям по трубам, как сейчас по проводам доставляют электрический ток. В числе достоинств водорода его рекордная калорийность: килограмм водорода при сгорании выделяет в несколько раз больше тепла, чем килограмм бензина. К тому же горение водорода не загрязняет окружающую среду: из выхлопной трубы автомобиля с водородным двигателем вылетает только обычная вода.
Среди многих проблем, стоящих на пути водородной энергетики, - получение самого водорода. Пока он обходится недешево и конкурировать с нефтью никак не может. И вот здесь, оказывается, помощь может прийти из пустыни. Один из самых известных способов получения водорода - электролиз воды. И в принципе можно найти такой режим процесса, который можно вести с помощью электричества, выработанного на солнечных электростанциях. Есть и другой перспективный процесс - фотолиз. В этом случае водород получают за счет расщепления молекул воды непосредственно солнечным излучением. К сожалению, прямой фотолиз в условиях Земли невозможен. Необходимое для него ультрафиолетовое излучение, на долю которого приходится чуть ли не половина всей энергии солнечных лучей, до Земли почти не доходит, поглощаясь в атмосфере. Но возможно получение водорода путем фотолиза с использованием некоторых промежуточных химических процессов, и этот путь энергично обсуждается специалистами.
Есть и вторая возможность создать в пустынях мощные энергетические базы. Это постройка больших фотоэлектрических электростанций, где бесшумно работают тихие и скромные полупроводниковые фотоэлементы. Мы уже говорили, что пока даже лучшие из них, кремниевые фотоэлементы, имеют слишком малый коэффициент полезного действия и стоят слишком дорого. Но несмотря на это в широкой печати уже обсуждаются проекты космических электростанций, на которых огромные панели солнечных батарей будут вырабатывать большие количества электроэнергии. Преобразованная в радиоволны или в свет, эта энергия по мощному радиолучу или по лучу лазера будет передаваться из космоса на Землю. Прогнозы, связанные с использованием таких космических фабрик электричества, относятся уже к следующему веку. И все они исходят из того, что к моменту, когда появится возможность строить такие огромные космические сооружения, будет решена и проблема полупроводниковых фотоэлементов. Они к тому времени, возможно, будут эффективными и дешевыми.
Создание мощных электростанций в космосе дело, бесспорно, перспективное, оно наверняка окажется по плечу столь быстро развивающейся космической науке и технике. Но хочется заметить, что если будет решена задача создания экономичных и эффективных фотоэлектрических преобразователей, то им можно будет, видимо, найти достойную работу и на Земле. Во всяком случае, не так уж просто построить на космической электростанции панели солнечных батарей площадью в несколько десятков квадратных километров. А создать такую поверхность в богатых тепловыми ресурсами среднеазиатских пустынях никакого труда не составит.
Использование солнечной энергии в скромных масштабах осуществляется уже сегодня и даже имеет некоторую историю. В ближайшие годы из этого бесплатного источника энергию будут черпать в значительно бóльших количествах. Некоторые страны полагают к концу нашего столетия покрывать за счет Солнца 10, а может быть, и 20 процентов всех своих энергетических потребностей. Ясно, что особо благоприятные возможности для использования энергии Солнца существуют в пустынных регионах.
Все это позволяет надеяться, что высочайший энергетический потенциал пустынь будет в свое время освоен, что станет крупным завоеванием науки и техники, направляющих немало сил на то, чтобы поставить на службу человека богатства нашей планеты.
Проекты века
Строго говоря, само словосочетание "проекты века" так же, как и "рекорды века" или "открытия века", есть некое стилистическое нарушение, вступающее в конфликт с логикой высказываний. Потому что во множественном числе такие словосочетания употребляться не могут. Открытие века - это, по смыслу, самое значительное открытие, сделанное в данном столетии, а самое значительное открытие может быть только одно.
Однако по сложившейся практике событием века называют несколько очень значительных событий, и против такого нарушения литературной логики не стоит, видимо, протестовать. Хотя бы потому, что век достаточно большой отрезок времени и событие, которое сегодня получило титул самого важного, самого значительного, через несколько лет может быть, так сказать, перекрыто событием еще более важным, более достойным чемпионского титула. Например, открытую в середине тридцатых годов цепную реакцию деления урана смело можно назвать научным результатом века. Но никак не меньше достойно этого высокого звания открытие реакций ядерного синтеза, которые могут стать основой энергетики будущего.
Думается, что столь популярную оценку, как "событие века", можно смело относить к нескольким важным свершениям. Сделав эту оговорку, мне хотелось бы рассказать о некоторых проектах, связанных с освоением пустынь и, бесспорно, достойных того, чтобы их называть важнейшими проектами нашего века.
Для начала несколько слов о проекте, частично реализованном, - о создании Каракумского канала имени В. И. Ленина. Вдумайтесь в приведенные ранее цифры: длина Каракумского канала сейчас превышает тысячу километров, а по окончании строительства составит примерно полторы тысячи километров. Если прорыть такой канал, скажем, из Москвы в южном направлении, то москвичи могли бы на байдарках или любительских моторных лодках добираться по нему до самого Черного моря, до самой Ялты.
Каракумский канал после завершения строительства будет почти в 10 раз длиннее Суэцкого и в 20 раз длиннее Панамского. Конечно, эти крупнейшие мировые судоходные каналы значительно шире и глубже Каракумского, но и он судоходен на участке в несколько сотен километров. Можно было бы привести немало цифр, отображающих огромный объем работ, выполненных при строительстве Каракумского канала, но обратимся, пожалуй, не к количественной, а к качественной стороне реализации выдающегося проекта. Он дает нам пример радикальной географической хирургии, когда человек в заметных масштабах перекраивает ландшафты, смело меняет сложившиеся природные условия. При этом удается получать гигантские выигрыши в виде миллионов гектаров орошенных земель, смягчения климата больших регионов, создания культурных и промышленных комплексов в пустынных районах. Однако не должна создаваться иллюзия, что получение каких-либо выгод или дополнительных удобств путем крупномасштабного исправления природных условий ограничивается только нашими, так сказать, физическими возможностями. Не нужно думать, что для строительства такого канала, как Каракумский, необходимы лишь денежные средства, машины и рабочие руки. Всякое серьезное вмешательство в дела природы требует прежде всего прогнозирования возможных последствий такого вмешательства, скрупулезного сопоставления всех "за" и "против".
Давать прогнозы касательно такой сложнейшей системы, как природа, - дело нелегкое. Приходится иметь дело с многими слагаемыми климата, такими, как влагообмен и теплообмен, с тончайшей химией почвы и воды, с целыми комплексами биологических процессов, охватывающих большое разнообразие бактерий, растений, животных. Нет одного специалиста и даже одной области науки, которая могла бы учесть все это и сделать точный прогноз возможных последствий крупномасштабного преобразования природы. Такие прогнозы - дело больших научных коллективов. Причем в этом деле не обходится без острых дискуссий, несовпадения оценок и точек зрения.
На примере Каракумского канала видно, что нельзя дать однозначную оценку положительных или отрицательных сторон влияния подобного сооружения на природную среду. То, что отрицательно с технической стороны, может оказаться положительным в экологическом отношении. Например, фильтрация воды из канала, обычно рассматриваемая как нерациональная потеря, способствовала обогащению растительного и животного мира в прилегающей зоне.
В числе многих научных проблем, с которыми связаны постройка и эксплуатация Каракумского, Аму-Бухарского и Каршинского каналов, важнейшее место занимает проблема Аральского моря. Мы уже говорили, что воду Сырдарьи, впадающей в Арал, почти полностью разбирают по дороге на орошение. С вводом Каракумского и других каналов у Аральского моря перехватывается на орошение больше половины стока Амударьи. По мере того, как канал будет продвигаться дальше на запад, он будет орошать новые территории, и потребление воды из Амударьи увеличится. В будущем, как полагают, она так же, как и Сырдарья, вовсе перестанет поставлять Аральскому морю воду. И водоем, где уровень и сейчас заметно понизился, может вообще исчезнуть с карты. Или превратиться в небольшое озеро, питаемое подземными или дренажными водами.
Есть специалисты, которые относятся к этому событию сравнительно спокойно. Испарения с поверхности моря достаточно велики, но из них ничто не возвращается на Землю в виде дождей в районы, прилегающие к Аралу. И поэтому, считают эти специалисты, Аральское море вообще не приносит никакой пользы своему региону, оно просто не нужно. Более того, благодаря определенным процессам в близлежащих слоях атмосферы Арал уменьшает осадки в районе дельты Амударьи до величин, рекордно низких для равнин Средней Азии, - до 59 миллиметров. И вполне может быть, что с исчезновением Аральского моря осадки в этом районе даже увеличатся.
В то же время есть специалисты, которые придерживаются совсем иного мнения о полезности Аральского моря, считают недопустимым его исчезновение с лица Земли. Они полагают, что исчезновение Арала приведет к ряду чрезвычайно неприятных последствий.
Во-первых, говорят эти специалисты, то, что Аральское море не увеличивает, а, может быть, даже уменьшает осадки в некоторых прилегающих районах, не дает оснований считать его фактором, вредным для развития растительного мира. Потому что испарения с поверхности моря повышают влажность приземных слоев воздуха. И влага, конденсируемая растениями, значительно улучшает местные пастбища. Во время одной из недавних экспедиций в район Аральского моря ученые совершили облет больших территорий, примыкающих к нему с юга. Они отметили великолепное состояние растительности несмотря на то, что здесь долгое время не было дождей. Это можно было объяснить только тем, что растения пустынных пастбищ получали влагу из атмосферы. А она появлялась в воздухе именно в результате интенсивных испарений с поверхности Арала. Отсюда можно сделать вывод, что исчезновение водоема уменьшит пастбищные ресурсы в прилегающих к морю районах. Хотя эта потеря несравнимо меньше, чем предполагаемый выигрыш, который дает орошение более южных земель водами Амударьи и Сырдарьи, учитывать данное явление все же нужно.
Не менее сложна проблема засоления почвы в районах, примыкающих к морю, и образование глубоких оврагов в местах впадения в море остающихся небольших водостоков и рукавов больших рек. Приходится также рассматривать механизмы влияния на окружающие земли отложений соли, которые откроются там, откуда уйдут морские воды. Важно знать, как именно эти солевые массы, остающиеся на бывшем морском дне, могут быть подняты ветром и разнесены в близлежащие или, может быть, даже сравнительно далекие районы. Необходимо также предвидеть изменение уровня грунтовых вод, вызванное резким понижением уровня Арала. Учитывать столь существенный фактор, как условия для жизни разных пород рыб, которыми так славится Аральское море.
По всем этим проблемам проводятся исследования, задача которых дать обоснованный прогноз и таким образом создать основу для принятия правильных решений, уберечь от грубых ошибок. И в то же время не сгущать краски, не рисовать мрачные картины, когда для этого нет серьезных оснований.
Значительные трудности прогнозирования природных и антропогенных процессов в данном регионе связаны с тем, что здесь появился еще один большой природный объект, влияние которого, как отрицательное, так и положительное, необходимо учитывать. Это гигантский водоем, вырастающий в буквальном смысле слова среди пустыни на месте Сарыкамышской впадины. Его уже нередко называют Сарыкамышским озером, а дальше, кто знает, может быть, оно получит почтенный титул пустынного моря. Вырастает, обводняется водоем за счет дренажных вод. Они имеют сравнительно небольшую соленость (около 3-4 граммов на литр) и появляются в основном после промывки полей, орошаемых водой Амударьи. Таким образом в Сарыкамышскую впадину частично попадают те воды, которые раньше Амударья несла бы в Аральское море. В этом отношении Сарыкамыш как бы конкурирует с Аралом. Но в то же время, кое-что потребляя, новый водоем кое-что и отдает. В нем сейчас уже много рыбы, он благотворно влияет на климат прилегающих районов. Достаточно сказать, что прилегающие к Сарыкамышской впадине пустынные районы, как и районы Приаралья, отличаются меньшими колебаниями температуры, не столь сильной жарой, значительно большей влажностью воздуха. Вполне возможно, что по мере дальнейшего подъема уровня Сарыкамыша часть воды пойдет в русло древнего Узбоя. Можно надеяться, что это будет благотворно влиять на районы пустыни, прилегающие к почти сухому сейчас Узбою, к потенциальному водоему, протянувшемуся до самого Каспийского моря.
Аналогичная ситуация сложилась в другом районе Приаралья, в Голодной степи. Зима 1968/69 года была отмечена катастрофическими паводками на Амударье и Сырдарье. (Несколько отвлекаясь от нашей основной темы, заметим: этот факт напоминает, что чрезвычайная недостаточность пресной воды в пустыне сочетается с периодическим ее избытком в некоторых районах. И если рассматривать ситуацию в самом общем виде, можно сказать, что значительные водные резервы для освоения пустынных территорий связаны с более справедливым распределением имеющихся здесь собственных вод. Хотя, к сожалению, одним этим источником нельзя напоить все пустынные территории, потенциальные плодородные поля и пастбища.) Паводок на Сырдарье повлек за собой экстренные и неотвратимые мероприятия. Чтобы уберечь оазисы нижнего и среднего течения реки, паводковые воды спустили в Арнасайскую (Айдарскую) впадину, расположенную западнее Голодной степи в старом русле Сырдарьи. Так было положено начало новому озеру, в которое сейчас сбрасывают все дренажные воды с орошаемых пустынных земель Голодной степи. В этом есть даже определенная выгода: солоноватые дренажные воды иначе пришлось бы спускать в Сырдарью, что несколько засолило бы ее. Новое Арнасайское озеро прекрасно видно на космических снимках, его длина достигает двухсот километров. В нем уже и рыба появилась, и прибрежные заросли. Но появление озера вызвало и немало неприятных последствий: Сырдарья теперь совсем не доходит до Аральского моря, возникли трудности для земледелия в районах бывшей дельты реки.
Вот какие важные факторы ложатся на чаши весов, когда приходится обсуждать столь простые, казалось бы, задачи, как перераспределение воды с целью получения новых орошаемых территорий.
Для водоснабжения территорий пустыни есть немало местных резервов. Еще не все сделано для того, чтобы уменьшить потери воды в процессе ее переброски, чтобы лучше использовать воду на самих полях и пастбищах. Но в то же время одними этими мерами нельзя разрешить серьезные трудности, связанные с общей нехваткой воды, с недостаточными возможностями местных ее источников, прежде всего таких, как большие реки. Видимо, единственное радикальное решение связано с доставкой в пустыню больших количеств воды извне, из других районов, славящихся водным изобилием.
Огромен диапазон задач, которые нужно решить, прежде чем приступить к разработке детальных проектов переброски: от выбора наиболее экономичных способов выемки грунта в русле канала до биологической совместимости воды в реках, откуда берется вода и куда она вливается, от возможных изменений состава почв в районах переброски до возможных изменений климата в районах, где изменится водный режим.
Вариантов перераспределения пресных вод в нашей стране существует немало, в частности, переброска части стока рек Сибири в Среднюю Азию и Казахстан. Но эта проблема требует специального обсуждения.
В качестве примера уже реализованного проекта радикальной географической перестройки большого региона можно назвать перекрытие залива Кара-Богаз-Гол, осуществленное в самое последнее время. По объему выполненных работ эта операция никак не относится к проектам века: все было сделано в считанные недели, земснаряды довольно быстро намыли перемычку и закрыли узкий пролив, соединявший Кара-Богаз-Гол с Каспийским морем. Но перекрытие залива, конечно, событие огромных масштабов, если оценивать его по изменениям, которые могут произойти на географической карте. И особенно по влиянию на пустыни близлежащих районов.
Прежде всего следует пояснить, для чего Кара-Богаз-Гол был отделен от Каспия. Уровень Каспийского моря, как и любого водоема, определяется соотношением количества воды, приносимой осадками и реками, и воды, испаряющейся с поверхности моря. Один из основных поставщиков Каспия - Волга. Хотя она и не проходит по изнывающей от жажды пустыне, но на ее воду есть много охотников. Река пересекает плодороднейшие земли, которые иногда тоже страдают от засухи. Для них орошение - ключ к стабильным богатым урожаям, путь к изобилию независимо от капризов погоды.
Количество воды, которое можно взять из Волги для орошения примыкающих к ней сельскохозяйственных районов, оказывается, ограничено Каспием. Уровень моря и без того заметно понижается. И если взять от реки еще несколько кубических километров воды в год, то процесс понижения уровня моря резко ускорится, что может привести к резкому изменению климата прилегающих районов. Этого допустить нельзя, и появляется идея: взять воду из Волги, но одновременно уменьшить и испарение с поверхности моря, отделив от него Кара-Богаз-Гол. Залив при этом будет сравнительно быстро высыхать, но Волга уже не должна будет покрывать расход влаги на испарение с его поверхности. А значит, у Волги можно будет взять заметное количество воды на орошение, не опасаясь того, что это повлияет на уровень воды в Каспии.
Перекрытие Кара-Богаз-Гола показывает, что, переделывая природу, нужно тщательно изучать всевозможные последствия и принимать меры к тому, чтобы большой выигрыш в одном регионе не привел к еще большему проигрышу в другом. Несколько забегая вперед, отмечу, что на перемычке, отделяющей Кара-Богаз-Гол от Каспийского моря, намечается создание шлюзов, с помощью которых можно будет в случае необходимости пускать воду из моря в залив. Это можно будет делать в те годы, когда потребление воды из Волги будет сравнительно небольшим, или в дождливые годы, когда уровень Каспия будет подниматься. Создание шлюза и возможность подпитки залива водой резко замедлит процесс понижения уровня воды в Кара-Богаз-Голе и, можно надеяться, предотвратит полное его исчезновение, которое привело бы к многим неприятным экологическим последствиям. Без этого большого массива воды климат в близлежащих районах стал бы еще более тяжелым, с более резкими изменениями температуры, чрезмерной сухостью и еще более сильной жарой в летние месяцы. Кроме того, большие массы соли, которые оказались бы на поверхности в районах бывшего дна Кара-Богаз-Гола, развевались бы ветром, разносились на большие расстояния. А это усилило бы процесс засоления почвы даже в районах, отстоящих на многие сотни километров от самого залива. В том числе и в районах, где с помощью оросительных систем на месте пустыни создаются сельскохозяйственные угодья. А возможно, и в районах пустынных пастбищ, где ведется большая работа по задержанию влаги, снижению солености почв и повышению урожайности растений, идущих на корм скоту.
Перекрытие Кара-Богаз-Гола - это еще одно подтверждение правила, которое вообще, видимо, не имеет исключений: любые вмешательства человека в природные процессы и структуры, особенно вмешательства крупномасштабные, претендующие на красивое название проектов века, могут рассчитывать на успех только в том случае, если они проводятся на основе глубоких научных исследований.
Наряду с крупными проектами, затрагивающими материковые регионы, есть несколько оригинальных идей оказания помощи аридным территориям без вмешательства в распределение воды на суше. Это проекты, предполагающие доставку в пустынные районы пресной воды, "плавающей" в полярных морях и океанах в виде огромных айсбергов. Уже разработана, причем достаточно подробно, технология перевозки айсбергов в пустыни Ближнего и Среднего Востока, имеющие выход к морю. По сути дела, проекты относятся к использованию огромных ледников полярных районов, от которых, собственно говоря, и откалываются, отделяются айсберги, уплывающие затем в океан. Источник этот практически неисчерпаем: во льдах Арктики, Антарктиды и Гренландии сосредоточено пресной воды почти в 200 раз больше, чем во всех пресноводных водоемах Земли, во всех реках и озерах.
Использование айсбергов для водообеспечения пустынь никому не принесет вреда, не обеднит источники пресной воды, нужные какому-либо другому региону.
Ежегодно только в одной Арктике откалывается примерно 15 тысяч айсбергов. Большинство их не уходит от породивших ледяных массивов и тает почти на месте своего появления. И только наиболее крупные айсберги течение успевает протащить несколько сот километров в южном направлении. До берегов острова Ньюфаундленд, в частности, добирается 400 больших арктических льдин. Самые крупные из них имеют объем около одной десятой кубического километра. Чтобы получить эквивалент двадцати кубических километров воды, которую дает на орошение такая река, как Сырдарья, нужно было бы в течение года доставить в среднеазиатские пустыни чуть ли не две сотни больших северных льдин.
Значительно крупней айсберги, которые встречаются в водах южного полушария. В Антарктиде в море сползают довольно большие пласты материкового льда, имеющего толщину в сотни метров. Больше всего кочующих морских льдин отламывается от толстых шельфовых пластов, они являются продолжением материкового льда, но находятся уже не на суше, а на воде. Советские ученые, работавшие в Антарктиде, однажды обнаружили в прибрежных водах айсберг площадью почти в три тысячи квадратных километров - примерно на этой площади могут разместиться три таких больших города как Москва. Льдина поднималась над водой на 40 метров, а общий объем ее превысил 800 кубических километров. То есть в этой льдине было столько воды, сколько дает Амударья более чем за 12 лет. Советские специалисты вот уже более десяти лет наблюдают за другим гигантским айсбергом, плавающим у берегов Антарктиды, - его длина 70 километров, ширина 80 километров, толщина 300 метров, а пресной воды в нем не меньше чем 900 кубокилометров.
Предполагается, что с помощью спутниковой разведки для транспортировки будут отбирать льдины продолговатой формы. Затем им будут, как говорят специалисты, придаваться мореходные качества: заострят "нос", срежут выступы, которые могут оказывать сопротивление при движении в воде. Для того чтобы предотвратить сильное таяние льда в теплых морях, его сверху и снизу покроют листами теплоизолирующего материала. Наконец, в носовую часть айсберга вварят мощные металлические трубы, к которым будет крепиться буксирный трос. С его помощью 5-6 мощных буксиров доставят льдину к месту назначения. Существуют и другие идеи транспортировки больших льдин. Предлагают, например, установить на самом айсберге мощные электродвигатели, они будут вращать гребные винты или колеса и получать электроэнергию от кораблей-электростанций, сопровождающих такую самоходную льдину. Во всех вариантах предполагается, что доставленная к месту назначения большая льдина будет разрезана на ломтики толщиной метров в сорок, и их уже легко перевезут прямо в затон, где лед будет растоплен, превращен в воду.
Идея транспортировки антарктических льдов получила неожиданную поддержку от нефтепромысловиков, работающих на плавучих буровых станциях в открытом море. Для промыслов, расположенных у берегов Северной Канады, серьезную опасность представляют плавающие льды, и нефтяники вынуждены были найти способ защиты от них. Способ предельно прост. Как только радиолокатор обнаруживает льдину, приближающуюся к станции, к ней высылают мощный буксир. Льдину охватывают толстыми нейлоновыми тросами и отводят в сторону. И хотя такие транспортные операции выполняют лишь со сравнительно небольшими северными айсбергами (обычно объемом до одного миллиона кубометров, то есть 0,001 кубокилометра), накопленный опыт подсказывает, что в принципе можно перевозить льдины и покрупнее.
В последнее время все больший интерес к идее перевозки айсбергов проявляют богатые нефтедобывающие страны, в частности Саудовская Аравия. Создана объединенная франко-аравийская компания "Айсберг транспорт интернейшнл", которой обещаны миллионы долларов на разработку проекта и эксперименты. По предварительным расчетам кубометр воды из льдины, привезенной в аравийские пустыни, обойдется от 20 центов до одного доллара, что соизмеримо с ценой воды, полученной другими способами, например опреснением. Так что перевозка антарктических льдов может оказаться вполне выгодным делом для стран, где нет других мощных источников пресной воды, таких, скажем, как переброска части стока рек в пустынные районы. А для пустынных районов, отстоящих далеко от моря, получение пресной воды из привезенных льдов вообще, видимо, не имеет смысла. Может быть, настанет время, когда водоснабжение пустынь за счет льдов назовут проектом века. Вопрос только, какого именно: такие проекты, возможно, будут доработаны и реализованы уже в нашем столетии, но вероятнее всего это произойдет только в следующем веке.
В последние годы словом "проект" довольно часто называют не только какие-либо конкретные технические планы, но и большие общие мероприятия, те, что обычно принято было называть программами. Можно назвать международные проекты, направленные на охрану окружающей среды, в частности, на борьбу с процессами опустынивания. В рамках большой программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера" проблемы пустынь входят в Проект No 3, цель которого - исследовать воздействие человека на пастбища, найти пути, предотвращающие опустынивание, и в Проект No 4, разрабатывающий проблемы влияния человека на экологические системы засушливых и полузасушливых районов. Проект No 4, уделяющий особое внимание последствиям искусственного орошения, является составной частью советской национальной программы "Человек и биосфера", все работы по этому Проекту координирует Институт пустынь Академии наук Туркменской ССР. Только в нашей стране к работе над Проектом No 4 приобщено свыше 50 научных и проектных организаций, исследования развиваются по шести магистральным научным направлениям.
Работы по борьбе с опустыниванием, которые сегодня ведутся в мире под эгидой Организации Объединенных Наций, бесспорно, относятся к проектам века по их размаху и по мощности научных сил, включившихся в исследования, и особенно по масштабам самого процесса опустынивания, по возможным его трагическим последствиям и важности борьбы с этим грозным явлением.
В августе 1977 года в городе Найроби, столице Кении, состоялась конференция Организации Объединенных Наций по проблемам опустынивания, в которой приняли участие представители более ста стран. Конференция была созвана по решению Генеральной Ассамблеи ООН, обсуждавшей последствия страшной африканской засухи, которая начиная с 1968 года в течение пяти лет приносила неисчислимые бедствия огромному региону и заметно расширила пустынные территории в зоне Сахели к югу от Сахары.
Засуха в Сахели не была какой-то трагической случайностью, а лишь сильным всплеском процесса, который характерен для многих пустынных районов. По статистике ООН, ежегодно становятся непригодными для сельского хозяйства 50-70 миллионов гектаров плодородных земель, то есть почти в 20 раз больше территории, которую занимает вся Бельгия. Только Сахарой за последние десятилетия поглощено более чем полмиллиона квадратных километров, чуть ли не 100 тысяч квадратных километров поглощают, захватывают ежегодно пески в Северной Африке. Ливийская пустыня наступает на плодородную дельту Нила со скоростью 13 километров в год. В Чили во время сильной засухи пустыня Атакама продвигалась ежегодно вперед более чем на два километра по фронту шириной более 100 километров. Пустыня Тар в Азии каждый год расширяет свои границы на километр. По некоторым расчетам, увеличение пустынных территорий ежегодно приносит убытки в 10 миллиардов долларов - половина той суммы, которую американцы затратили на всю свою программу полетов к Луне.
Объединение сил для противодействия опустыниванию может дать реальные результаты прежде всего потому, что этот процесс лишь отчасти обусловлен природными факторами. В основном опустынивание оказывается следствием факторов антропогенных, оно приобретает столь угрожающие масштабы главным образом из-за нерационального, а зачастую просто хищнического отношения человека к окружающей среде. Попутно хочется заметить, что человек сам потребляет немалые территории из фондов сельского хозяйства. Греческие ученые подсчитали, что разрастающиеся населенные пункты планеты ежегодно съедают по 200 тысяч квадратных километров полей и пастбищ и почти такую же площадь лесов. Что же касается опустынивания, то примерно девять десятых выявленных его причин связано с нерациональным использованием воды, земли, растительности, энергии. Лишь десять процентов причин опустынивания связано с природными явлениями. Дело усугубляется еще и тем, что процесс этот лавинообразный - опустынивание влечет за собой опустынивание.
Одна из самых распространенных причин превращения плодородных земель в пустыню - уничтожение растительного покрова. Это может происходить из-за нерационального, "на износ" использования пастбищ в попытке получить от них наибольшую сиюминутную выгоду. Постепенно плодородная почва, еще недавно закрепленная растениями, превращается в развеваемый ветром песок. К таким же трагичным последствиям приводит постепенное уничтожение лесов, процесс, который, к сожалению, идет очень интенсивно: по некоторым подсчетам, влажные тропические леса исчезают со скоростью шесть гектаров в минуту, то есть три миллиона гектаров в год. Причиной опустынивания нередко бывают вредные промышленные выбросы в атмосферу или в водоемы, из-за чего на больших территориях может исчезать растительность, а также засоление почв.
Важно, что в последние годы к борьбе человека с опустыниванием удалось привлечь серьезное общественное внимание. Миллионы людей во всем мире, и прежде всего жители районов, которым угрожает опустынивание, с волнением и надеждой следят за развитием международного сотрудничества, за формированием и реализацией крупных проектов, направленных на то, чтобы остановить наступление пустыни. Проекты входят в "План действий по борьбе с опустыниванием", детально обсуждавшийся на научных семинарах и симпозиумах и принятый на Международной конференции в Найроби. "План действий" охватывает довольно большой период времени - до 2000 года, но в нем намечен и ряд мероприятий, которые должны осуществляться немедленно.
Двадцать пять главных рекомендаций "Плана действий" объединены в восемь основных групп. Они затрагивают проблемы оценки процессов опустынивания, улучшения землепользования, сочетания индустриализации с развитием сельского хозяйства, укрепления национального научного потенциала, а также рекомендации международному сотрудничеству и немедленным первоначальным действиям. Нашли свое отражение в плане и совершенно конкретные меры, в частности, разработка индикаторов опустынивания и организации мониторинга - систематического наблюдения за состоянием среды в аридных районах.
Когда в экологических системах уже происходят серьезные изменения и процесс опустынивания развивается в больших масштабах, как это было, например, во время Сахельской трагедии, то предпринимать какие-либо эффективные меры противодействия очень трудно. И тем более трудно отвоевывать обратно территории, захваченные пустыней. Вот почему так важно разработать научно обоснованные показатели или, как их еще называют, индикаторы, которые позволили бы выявить самые начальные стадии опустынивания. Или даже процессы предшествующие, по которым можно было бы принимать не меры спасения, а меры профилактики. Важны также индикаторы степени уязвимости той или иной территории, то есть нужно знать признаки, по которым можно было бы судить о том, насколько данная территория может сопротивляться опустыниванию.
Индикатор - и об этом говорит сам смысл слова - должен давать информацию не только качественную, но и количественную. Вот почему требуются детальные предварительные исследования, которые позволят точно, как по шкале измерительного прибора, оценивать опасность опустынивания. Всевозможные индикаторы принято делить на три группы - физические, биологические и социальные. К первым относится степень засоления и ощелачивания почвы; глубина залегания грунтовых вод и их химический состав; толщина слоя почвы, в котором развиваются корни растений; интенсивность пыльных и песчаных бурь; наличие почвенной корки; количество органического вещества в корке; изменение расхода воды и количество переносимых водой осадочных пород; территория, охваченная водной эрозией, и мутность поверхностных вод. Как видите, в расчет принимаются показатели, которые могут достаточно хорошо оцениваться количественно, и главная задача состоит в том, чтобы на основе этих данных научиться делать точные прогнозы.
В числе биологических индикаторов тоже вполне конкретные показатели. Такие, как видовой состав растительности, количество растений на единице площади, их общая биомасса. Ценную конкретную информацию может дать и изучение фауны - оценка количества диких животных, их видового состава, а также масштабов животноводства на данной территории и некоторых характеристик стада, выпасаемого на пастбищах. Что же касается социальных индикаторов, то они охватывают главным образом антропогенные процессы. Такие, как развитие орошаемого земледелия, промышленности, использование растительности в качестве кормов и топлива, расширение населенных пунктов. Необходимо учитывать также структуру населения и его миграцию, состояние здравоохранения, условия питания и даже развитие туризма.
Изучение индикаторов далеко не завершено, но уже сейчас ясно, что наблюдение за процессами опустынивания должно обеспечить сбор больших объемов самой разнообразной информации. Причем она должна поступать регулярно и собираться с очень больших территорий. Подобную задачу можно решить главным образом путем хорошо организованных и отработанных наблюдений из космоса, в некоторых случаях дополненных аэрофотосъемкой, наземным контролем и экспедиционными исследованиями. Уже намечено несколько межнациональных проектов по мониторингу аридных территорий в странах Африки, Азии и Южной Америки. Проекты потребуют немалых затрат, но, бесспорно, они вполне оправданы, так как помогут уберечь чрезвычайно большие, в буквальном смысле неоценимые ценности - сохранить среду обитания человека, земледелия и животноводства, защитить ее от наступления пустыни.
Большой и во многих отношениях интересный "План действий по борьбе с опустыниванием", бесспорно, был бы еще более полезным и действенным, если бы в нем был учтен богатый опыт, накопленный в нашей стране. Потому что в Советском Союзе, как нигде в мире, планомерно и в широких масштабах ведутся работы по освоению пустынь и защите от их наступления на обжитые и освоенные территории. Достаточно вспомнить то, что сделано по обводнению и использованию пустынных территорий в Голодной степи, вспомнить об огромных масштабах освоения пустынь в Туркменской ССР. Но тот факт, что серьезные достижения нашей науки и практики в недостаточной степени отразились в "Плане действий", не следует считать делом непоправимым. Уже после принятия "Плана действий" произошло немало событий, позволивших нашим коллегам из других стран лучше познакомиться с работами советских пустыневедов.
Осенью 1978 года в Ашхабаде проходила XIV Генеральная ассамблея Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП). Эта организация - важный форум ученых и специалистов, занимающихся защитой природной среды и сбережением природных ресурсов в интересах всех стран мира. Хорошо известна во всем мире созданная и выпускаемая МСОП "Красная книга", ставшая важнейшим фактором сохранения богатств биосферы. На этот раз местом встречи не случайно был выбран Ашхабад - одно из центральных мест в работе ассамблеи заняли вопросы сохранения и повышения продуктивности аридных территорий.
Большие работы проводят советские ученые, занятые исследованием и освоением пустынь на основе двусторонних межгосударственных соглашений. Ведутся, например, совместные исследования с американскими учеными-специалистами, имеющие своей целью охрану экологических систем в аридных районах. Совместно с французскими специалистами разрабатываются конкретные пути утилизации солнечной энергии, которой столь богата пустыня. Таким образом, советские ученые взяли на себя важные обязанности в решении этой глобальной проблемы. Как первый шаг по реализации "Плана действий", принятого на международной конференции в Кении, Советский Союз внес предложение об организации в СССР постоянно действующих международных научных курсов по повышению квалификации специалистов развивающихся стран Азии, Африки и Америки по проблемам пустыни. Эти курсы, начатые в 1978 году, уже поставлены на долгосрочную основу. Слушатели международных курсов пустыневедов, организуемых в основном на базе Института пустынь Туркменской академии наук, так же, как и все ученые-пустыневеды, прибывающие к нам в процессе проведения тех или иных международных мероприятий, всегда с большим интересом знакомятся с постановкой фундаментальных научных исследований, с реализацией больших проектов по обводнению пустынь, размещению в них промышленности и развитию сельского хозяйства. Международные контакты способствуют тому, что накопленный нами опыт становится достоянием других народов, помогают сделать охрану окружающей среды делом, объединяющим народы. О том, что это значит, сказал Леонид Ильич Брежнев, выступая на одном из заседаний Президиума Верховного Совета СССР: "Рана, нанесенная природе на одном континенте, не может пройти бесследно на другом... Защита природы - дело всеобщее, оно требует усилий всего человечества".
Участвуя в обсуждении тех или иных международных проектов по борьбе с опустыниванием, таких, например, как "План действий", советские ученые неизменно подчеркивают важность не только чисто географических или биологических аспектов, но и социальных. Нетрудно доказать, что одной из первопричин Сахельской трагедии было стремление местных кочевников-скотоводов получить от пустынных пастбищ больше, чем они могут дать. А это, в свою очередь, оказалось следствием чрезвычайно трудной борьбы за существование. Стихийность, необходимость жить сегодняшним днем, прокормиться любой ценой, неумение или невозможность заботиться о будущем - вот те элементы отношения человека к природе, с которых начинается опустынивание. Они в равной мере присущи и остаткам патриархального уклада, характерного для многих пустынных районов, особенно в Африке и Азии, и для капиталистического способа хозяйствования. Хищническое землепользование или междоусобицы во все времена были силами разрушения, развала, деградации. Силами не менее опасными, чем грозные стихии.
Когда задумываешься о социальном факторе столь страшного процесса, как опустынивание, вспоминаются исследования известного советского археолога Сергея Павловича Толстова, о которых он рассказал в книге "По древним дельтам Окса и Яксарта". Многолетние раскопки на землях древнего орошения, расположенных в низовьях Сырдарьи и Амударьи (эти реки раньше назывались Яксартом и Оксом), обнаружили здесь остатки богатейших цивилизаций. Долгое время существовало мнение, что они прекратили существование исключительно из-за стихийно развившихся процессов опустынивания. Из-за того, что изменение климата и другие природные процессы уничтожили пастбища, разрушили или засолили плодородную почву, засыпали песками каналы и поля.
Однако более поздние открытия археологов, детальный анализ сделанных ими находок показали, что природу обвинять не нужно. Первопричина гибели древних цивилизаций совсем иная. Они стали жертвой прежде всего социальных процессов, междоусобных войн, нещадной эксплуатации беднейших слоев населения, стремления к накоплению богатств, к наживе любой ценой. А стихии, пользуясь тем, что во время общественных кризисов внимание человека отвлечено от природопользования, безнаказанно вели свою разрушительную работу. И превращали поля в пустыни только потому, что не встречали противодействия.
Сергей Павлович Толстов на несколько лет прервал свои исследования, он ушел защищать Родину, сражался на фронтах Отечественной войны. А когда вновь вернулся к любимой работе, то отметил глубокую аналогию между тем, что ему пришлось видеть в годы войны, и тем, что обнаружил в раскопках древних поселений. "Все эти прекрасные памятники, созданные трудом человека, именно древние войны превратили в мертвые города, мертвые селения, мертвые оазисы. Когда, вернувшись с фронта, я посмотрел новыми глазами на хорошо мне знакомые памятники, то остро почувствовал, как близко эти древние развалины напоминают руины наших городов, разрушенных фашистами".
Процессы опустынивания сегодня в той или иной мере угрожают огромным регионам. Согласно Всемирной карте опустынивания, принятой конференцией в Найроби в качестве одного из основных документов, наступление пустыни, если ему не противодействовать, могло бы захватить 45 миллионов кв. километров, то есть треть всей суши земного шара, территорию, где проживает около 14 процентов населения планеты. Уже одни эти цифры подтверждают, что изучение и освоение пустынь, детальное изучение процессов опустынивания и разработка эффективных средств противодействия есть проблемы глобальных, общечеловеческих масштабов.
Советские люди с гордостью отмечают, что во всех этих вопросах наша страна занимает самые передовые позиции. У нас проводятся фундаментальные научные исследования пустынь, ведутся важные прикладные изыскания. Советское государство неизменно выступает за сотрудничество народов в трудном деле охраны природы и противодействия стихиям. Выступает за то, чтобы могучие силы научно-технического прогресса были отданы не накапливанию смертоносного оружия, а сохранению и умножению природных богатств планеты, улучшению условий жизни ее растущего населения.
Наша Родина и словом и делом доказывает миру, что по своим целям и возможностям социалистическое общество, как никакая другая существующая система, способно решать жизненно важные для земной цивилизации задачи, обеспечивая гармонию во взаимоотношениях человечества с природой.
Наш партнер - природа ... 3
Желтые пятна на карте мира ... 18
Пустыня на тысячу лиц ... 40
Глоток воды - крупица золота ... 70
Труженики пустыни ... 90
Слово предоставляется науке ... 117
Белое Солнце пустыни ... 162
Проекты века ... 187
Член-корреспондент Академии наук СССР, академик АН Туркменской ССР, доктор географических наук А. Бабаев известен у нас в стране и за рубежом как крупнейший ученый в области изучения и освоения пустынь.
Агаджан Гельдиевич родился в городе Мары, окончил географический факультет Туркменского государственного университета имени А. М. Горького. Еще студентом и аспирантом участвовал во многих комплексных экспедициях. В 1960 году А. Бабаев возглавил Институт пустынь Академии наук ТССР. С этого времени он полностью посвятил себя организации научных исследований пустынь нашей страны и развитию международных научных связей по проблеме пустынь. Результаты его многолетних исследований опубликованы в 162 монографиях, брошюрах и научных статьях. Многие рекомендации ученого по охране природы и рациональному использованию ресурсов пустынь нашли практическое применение.
В 1975 году А. Бабаев избран президентом Академии наук ТССР. Он является депутатом Верховного Совета СССР.