22 марта 2007 г.

Есть ли жизнь под землей?


Есть ли жизнь под землей?

Конечно, есть! - ответите вы. Ведь недаром же мы говорили, что спелеология тесно связана с биологическими науками. "Пока есть...", - с грустью уточнят биологи. И приведут множество фактов, из которых остановимся только на одном, самом ярком.

В пещерах собираются на дневную "ночевку" летучие мыши. Некоторые виды их предпочитают проводить день в одиночестве, цепляясь коготками за выступы скалы и повисая вниз головой, другие образуют довольно большие колонии.

Летучие мыши - это подотряд млекопитающих, насчитывающий около 300 видов. В СССР известно 39, а в Крыму - 16 видов (четыре вида ночниц, длиннокрыл, ушан, широкоушка европейская, три вида вечерниц, шесть видов кожанов и нетопырей). Изучены летучие мыши Крыма слабо. А между тем об удивительных особенностях этих животных можно написать целую книгу!

Летучие мыши - гетеротермные животные: в период активности температура их тела относительно высокая и не зависит от температуры внешней среды; в состоянии покоя она достигает температуры окружающего воздуха, а число сердцебиений сокращается с 420 до 16... Это определяет многие черты жизни этого зверька, в частности, способность его впадать в зимнюю спячку. Активность летучих мышей очень высока. Совершая в воздухе удивительные маневры, ловко проскакивая между ветвями деревьев, мыши ловят с невероятной быстротой очень много насекомых: крошечный зверек, весящий всего 7-20 граммов, за час охоты прибавляет в весе на целый грамм, а общий вес добычи за ночь может достигать одной трети собственного веса летучей мыши... Мелкие виды рукокрылых истребляют комаров и москитов, крупные питаются жуками и ночными бабочками, личинки которых приносят большой вред сельскому хозяйству.

Сейчас каждый школьник знает, что летучая мышь ориентируется в пространстве с помощью ультразвуков-высокочастотных колебаний воздуха, вызываемых и фиксируемых специальным слуховым аппаратом. Акустическая локация в живой природе открыта сравнительно недавно, лет 35 назад, но этому событию предшествовала полная драматизма история многочисленных экспериментов, неоправдавшихся гипотез и горьких разочарований. История эхолокации восходит к концу XVIII столетия. У истоков этой .науки стоял итальянский ученый Лазаро Спалланцани. Его опыты продолжили швейцарский энтомолог Шарль Жюрин, изобретатель скорострельного пулемета Хирам Максим, английский физиолог X. Хартридж, американские биологи Д. Гриффин и Р. Галамбос, советские физиологи Э. Айрапетянц и А. И. Константинов. Выяснилось, что, кроме летучих мышей эхолокационными способностями обладают ночные птицы гуахаро, гнездящиеся в пещерах Венесуэлы, стриж-саланган, некоторые виды дельфинов и морских львов, землеройка и мадагаскарский тенрек.

В чем же суть эхолокации? Летучая мышь гортанью или носом подает короткие ультразвуковые сигналы и по их отражению ориентируется в полете. "Рабочий диапазон" летучей мыши - 10-90 килогерц. В спокойном полете импульсы следуют один за другим не очень часто - восемь или десять сигналов в секунду. Но стоит локатору нащупать цель, и неторопливый полет прерывается стремительным броском, число сигналов возрастает до двухсотпятидесяти в секунду. Отраженный от добычи сигнал составляет лишь малую часть посланного сигнала, кроме того, интервал между его посылкой и получением составляет всего одну тысячную долю секунды, И этот жалкий остаток первоначального сигнала надо выделить на фоне огромного количества помех - шумов, существующих в природе, и многократного отражения от земли, деревьев, кустарников. собственного сигнала и сигналов других летучих мышей... Все это настолько удивительные свойства, что без их изучения немыслимо развитие современной радиолокационной техники. Недаром в недавно опубликованной монографии "Эхолокация в природе" названия ряда разделов имеют не биологическое, а техническое звучание: "пределы обнаружения", "пороговая чувствительность", "разрешающая способность", "оценка помехозащищенности"...

У летучих мышей нет серьезных врагов. Однако расширение спелеологических исследований во всем мире приводит к катастрофическому уменьшению количества мышей в пещерах. В 1975 г., который, кстати, был объявлен Международным союзом спелеологов годом охраны пещер. Австрийское общество охраны природы выпустило специальный календарь. Одна из страниц его посвящена летучим мышам. С 1947 по 1973 г. количество летучих мышей в одной из пещер Австрии сократилось в шесть раз. Такими же темпами сокращается количество летучих мышей в Красной пещере. Еще десяток лет, и некоторые виды летучих мышей придется включать в "Красную книгу", в которой перечислены виды животных, находящиеся под угрозой исчезновения. В СССР, кстати, в "Красную книгу" уже записаны обыкновенный длиннокрыл, гигантская вечерница, широкоухий складчатогуб...

Биологи различают три крупные группы обитателей пещер

К троглоксенам принадлежат животные, обитающие на поверхности и попадающие под землю активно (мухи, бабочки) или пассивно (с потоками воды), ко второй категории относятся пещеролюбивые виды - троглофилы. Они нередко образуют обособленные сообщества и представлены животными, которые хорошо приспособились к условиям жизни под землей, однако могут обитать и на поверхности. К ним как раз и относятся летучие мыши. Наиболее интересна для биолога и географа третья группа животных - троглобионты. Это животные, которые обитают исключительно под землей. Обычно они имеют сильно обесцвеченное или бесцветное тело, редуцированные органы зрения, повышенную кожную чувствительность и специальные органы осязания. Среди них различают "молодых" и "древних". Первые возникли и оформились как самостоятельные виды во время ледниковых периодов (то есть в последний геологический период развития Земли, имеющий продолжительность 1,5-2,0 млн. лет). Эти животные имеют близких родственников среди поверхностной фауны и отличаются от нее лишь некоторыми признаками, возникшими вследствие подземной изоляции. Вторые, более малочисленные, относятся к реликтам древней морской или наземной фауны, уже исчезнувшей на поверхности. Изучение таких животных представляет для биолога особый интерес - пополняются представления об эволюции животного мира.

Изучением фауны пещер Крыма занимались в начале XX столетия Я. Лебединский, И. Карл, Н. Лебедев, В. Плигинский, В. Редикорцев. С конца тридцатых годов в Крыму работала группа зоологов под руководством Якова Авадьевича Бирштейна. В 1959-1970 гг. зоологи, входящие в состав Комплексной карстовой экспедиции, обследовали более 300 сухих и обводненных пещер. В спелеофауне Крыма обнаружено 72 вида животных - простейшие, турбеллярии, нематоды, олигохеты, моллюски, веслоногие ракообразные, бокоплавы, мокрицы, ложные скорпионы, сенокосцы, пауки, клещи, многоножки, ногохвостки, ручейники, бабочки, жуки... 34% всех изученных видов - троглобионты средиземноморского центра формирования, а также автохтоны крымской спелеофауны. Основные результаты исследований биоспелеологов лежат за пределами интересов неспециалистов. Но вывод о том, что спелеофауна Крыма и Кавказа связаны между собой менее тесно, чем каждая порознь с балканской, представляет интерес для палеогеографов. Биоспелеологическое районирование горного Крыма подтвердило данные карстологического районирования: на каждом горном массиве обнаружены свои эндемичные формы мокриц, жуков, и также других видов и родов подземных животных.

Некоторые виды и роды спелеофауны признанные антагонисты. Например, бокоплавы гаммарус и нифаргус никогда не встречаются в связанных между собой подземный водотоках. Поэтому их находки в пещерах и источниках очень интересуют гидрогеологов.

До последнего времени, К сожалению, не изучена бактериальная и грибная микрофлора пещер Крыма. Литературные данные по пещерам Польши, Югославии, Чехословакии, Швейцарии свидетельствуют, что в ее составе могут находиться 50-80 видов. Многие бактерии принимают активное участие в процессах разрушения известняков и в образовании различных вторичных минералов.

Не менее интересные данные имеются о древних, ныне вымерших обитателях Крыма. Первыми занялись их изучением археологи. Еще в 1879 г. К. С. Мережковский обнаружил в культурном слое пещер Суук и Бинбаш на Чатыр-Даге кости благородного оленя, быка, кабана, косули и ряда других животных. В культурном слое пещеры Киик-Коба Г. А. Бонч-Осмоловский в 1940 г. обнаружил свыше 800 остатков костей 23 видов животных, а из пещеры близ Староселья А. А. Формозов в 1958 г. извлек более 60 тысяч костей, принадлежащих 19 видам животных. Палеозоологические находки в пещерах уточняют представления археологов об условиях жизни первобытного человека. Большинство местонахождений сформировалось в результате жизнедеятельности человека и представляло его охотничьи либо рыболовецкие трофеи. Некоторые находки проливают свет и на формы охоты наших древних предков. Например, в культурном слое палеолитической стоянки Староселье были обнаружены костные остатки двух гигантских оленей, четырех шерстистых носорогов, пяти северных оленей, пяти пещерных гиен, семи благородных оленей, восьми мамонтов, девяти быков, 14 сайгаков, 16 диких лошадей и 287 диких ослов. Зоологов поразила последняя цифра: ведь дикий осел - быстроногое животное, передвигающееся со скоростью 50-60 км в час... Анализ палеогеографических условий района пещеры свидетельствовал о невозможности загонной охоты. Очевидно, охотник мустьерского времени устраивал засады на путях животных к водопою.

Не менее интересны для палеогеографа находки в гротах Сюрень и Мурзак-Коба: здесь обнаружены костные остатки черноморского лосося, вырезуба, рыбца, судака. Луч грудного плавника из грота Мурзак-Коба, обнаруженный В. Д. Лебедевым в 1952 г., принадлежит сому длиной более 170 см. Такой улов делает честь рыбакам позднего палеолита! О чем свидетельствуют эти находки? Очевидно, реки Крыма в ориньякское время и в азиль-тарденуазе были значительно более многоводными и имели участки периодически затопляемой поймы. Поэтому в них входили и поднимались на 20-30 км вверх по течению лососевые, а в опресненных приустьевых участках моря обитали карповые, вырезуб и другие виды рыб. Длительное затопление поймы позволяет предполагать, что паводок не имел резкого пика и проходил с постепенным подъемом и спадом воды. Эти выводы подтверждают находки в палеолитических стоянках Крыма костей бобров, а также многочисленных остатков костей птиц-гидрофилов.

В 1960-1967 гг. палеозоологический отряд Комплексной карстовой экспедиции под руководством Г. А. Бачинского обследовал более 500 пещер и шахт Крыма. Конечно, не каждая карстовая полость радовала находками костей позвоночных. Но в 29 пещерах видовой состав их оказался значительно более богатым, чем состав фауны позвоночных из культурного слоя пещер, изученных археологами,- более 120 видов! Здесь обнаружены кости пещерного льва и пещерной гиены, этрусского и волосатого носорогов, песца и рыси, бурого и плиоценового медведей, гигантского и северного оленей, первобытного бизона и копытного лемминга, белой куропатки и клушицы, альпийской галки и каменного дрозда. Нам, геологам и гидрогеологам экспедиции, не раз приходилось быть свидетелями жарких зоологических дискуссий, которые разгорались после того, как из пещерной глины или из-под глыбового завала извлекалась какая-нибудь, ничем не примечательная, на наш взгляд, косточка. Проходило десять-пятнадцать минут, и, к собственному удивлению, мы оказывались полноправными участниками спора. Действительно, как геологу остаться в стороне от решения вопроса о причинах появления в Крыму альпийской галки или клушицы? В настоящее время эти птицы обитают только в высокогорных районах (выше 2000 м над уровнем моря). В пещере Аджи-Коба на Караби найдены кости горных баранов - аргали и козлов - козерогов. Значит ли это, что в плейстоцене Крымские горы были выше, чем в настоящее время? Или, быть может, климат в это время был более холодным? Находки наших коллег не позволяли дать точный ответ на эти интересные для палеогеографа вопросы. Но они были теми дополнительными фактами, которые определяют дальнейшее развитие дискуссии.

Несколько местонахождений позвоночных оказалось связано с пещерными святилищами скотоводческого культа. На западных склонах Долгоруковского массива, почти у выхода на плато, чернеет небольшое отверстие. Несколько шагов по усыпанному щебенкой полу, короткий, но довольно крутой спуск - и перед археологами открылся просторный сорокаметровый зал, богато украшенный натеками. Раскопки у входа в пещеру и в главном зале не дали ничего интересного. Зато маленький боковой зал... Его дальняя стена - это сплошной каскад натечных драпировок; справа и слева от небольшой ниши поднимаются ввысь ребристые колонны. Между ними - невысокий белый сталагмит, на котором был насажен череп козла, уже покрывшийся тонкой корочкой кальцита. Пол зала устилали черепки битой глиняной посуды кизил-кобинского времени (VII-VI вв. до н. э.), а кое-где лежали черепа различных животных, обращенные мордами ко входу. Археологам удалось установить, что пещера Ени-Сала II на протяжении долгого времени использовалась как святилище. Выгоняя скот на плато, пастухи ненадолго задерживались у входа в пещеру, убивали жертвенное животное, а череп его уносили в глубину пещеры. В глиняных сосудах, видимо, приносились дары богам-мясо, жир, молоко... Г. А. Бачинский произвел анализ состава костей из раскопов пещеры: они принадлежали 24 особям домашних животных (овец, быков, лошадей, свиней). Подобные пещеры-святилища известны и в других карстовых районах мира.

Еще более эффектно святилище в пещере Малая Академия наук (сокращенно - МАН), названной в честь крымской юношеской научной организации, принимавшей участие в ее исследовании. Горная дорога от Ангарского перевала огибает массив Пахкал-Кая и упирается в обрывы западного склона горного массива Демерджи, постепенно превращаясь в скотопрогонную тропу. Он нее отходит малозаметная тропка, то вьющаяся по осыпи, то обходящая скальные выступы. Довольно высокая арка входа в пещеру открывается совершенно неожиданно за одним из таких утесов. Слабо освещенная солнцем галерея уводит нас в глубь массива, на северо-запад. Через тридцать пять метров галерея заканчивается нагромождением глыб известняка, напоминающим алтарь. На обращенной к выходу стороне "алтаря" высечено стилизованное изображение человеческого лица - ровный круг диаметром 12 см, на котором углублениями показаны глаза, нос, рот, и равносторонний крест. Раскопки в пещере дали немного: обломок лепного глиняного сосуда с черной лощеной поверхностью и несколько костей крупных животных.

Узкое отверстие между камнями "алтаря" ведет в тридцатиметровый колодец. На дне колодца, в центре большого, довольно красивого зала, прямо под алтарным отверстием, возвышался целый конус костей животных, перемешанных со щебенкой и глиной. Г. А. Бачинскому несколько дней пришлось раскладывать их по дну зала, прежде чем стало ясно: кости принадлежат более чем 70 особям овец, коз, быков, лошадей, свиней... Жертвенных животных убивали перед входом, мясо их жарили, варили и поедали с соблюдением определенного ритуала, а черепа и ноги приносили в жертву скотоводческому божеству, изображение которого мы видели в пещере.

Находки костей ископаемых или сравнительно недавно вымерших животных позволяют установить возраст пещер. Очевидно, что любая пещера, вне зависимости от своего происхождения, моложе, чем порода, в которой она образована, и древнее, чем отложения, ее выполняющие. Вот здесь-то и могут пригодиться найденные нами кости животных! Они состоят из органического и неорганического компонентов. После смерти животного, если его кости попали в достаточно благоприятные условия захоронения, происходит прогрессивный вынос органического компонента (коллагена) и его замещение кальцитом, гидроокислами железа или марганца. Если ископаемую кость прокалить, то оставшийся еще незамещенным коллаген разложится, что вызовет уменьшение веса взятой навески. На основе определения незамещенного коллагена разработан способ оценки возраста ископаемых костей. Его предложил крупный украинский биолог академик И. Г. Пидопличко. В ходе исследований пещер Крыма Г. А. Бачинский усовершенствовал и развил эту методику. Оказалось, что не меньший интерес представляют физические и минералогические методы изучения ископаемых костей-определение их удельного веса (изменяется от 2,12 до 2,98 г/см3) и показателя преломления (изменяется от 1,560 до 1,619). Совместное использование всех существующих методик определения возраста ископаемых костей позволило практически безошибочно датировать пещерные местонахождения. Самые древние из них (шахта-понор Аверкиева, вскрытая пещера Эгиз-Тинах) сформировались еще в позднем плиоцене (более 2 млн. лет тому назад), а наиболее молодые - в голоцене (50-10 тысяч лет тому назад). В различных частях или этажах сложных карстовых систем, например в Красной пещере, встречаются местонахождения разного возраста - от позднего плиоцена до голоцена. Это свидетельствует об их длительном развитии. Но если отложения многих карстовых полостей Крыма датируются поздним плиоценом, значит, сами пещеры еще более древни! Так изучение ископаемых обитателей пещер Крыма дало ключи к оценке их возраста.

Завершая рассказ о жизни подземного мира, нельзя не остановиться на одной современной стороне этой проблемы. До последнего времени исследования карстовых полостей производились на протяжении одного маршрутного дня, с обязательным возвращением на поверхность для отдыха и сна. Но спелеологические открытия последних десятилетий преподнесли исследователям не только технические, но и тактические трудности. Изучать дальнюю часть Красной пещеры в Крыму, низшие звенья шахт-поноров Снежная и Назаровская на Кавказе, лабиринты гипсовых пещер Подолии невозможно без организации подземного лагеря и непрерывного пребывания в нем 5, 10, 15, а то и более суток. Как скажется такая длительная изоляция на жизнедеятельности человека? Этот вопрос интересует не только спелеолога, но и летчиков, экипажи подводных лодок, зимовщиков на полярных дрейфующих станциях и в Антарктиде. Попутные наблюдения во время выполнения обычной программы исследований здесь не могут принести результата. Необходимы специальные медико-биологические эксперименты, проведенные на высоком научно-техническом и методическом уровне, с использованием новейших достижений биометрии, электроники, телеметрии.

Первым подверг себя добровольному затворничеству Мишель Сиффр (Франция). В 1962 г. он провел на дне пропасти Скарассон 63 долгих дня. В 1963 г. этот своеобразный рекорд <побила> Дороти Вильяме (Австралия, 90 дней), в 1966 г.- Жан-Пьер Мерете (Франция, 182 дня), в 1969 г. - Милутин Велькович (Югославия, 463 дня). Известны также коллективные эксперименты. Например, в 1971 г. 30 суток провели в пещере Топчика болгарские спортсмены Иван Петров, Георгий Йолов, Георгий Тричков и Димитр Жишев. Это была проверка не только воздействия вечного мрака на биологические ритмы человека, но и испытание психологической совместимости небольшого коллектива в стрессовых условиях.

Что же дали эти удивительные эксперименты? Прежде всего они еще раз подтвердили, что приспособляемость человека к различным жизненным условиям весьма велика. Все <пещерные затворники> хотя и потеряли в весе, в общем выходили на поверхность без существенных физиологических отклонений от нормального состояния. Иначе обстоит дело с <привыканием> к изменениям ритма жизни. Один из наиболее важных ритмов в жизни человека - это циркадный (суточный) ритм, вызванный чередованием дня и ночи. Ритм дневная активность - ночной отдых изменяет состояние нашего организма. У здорового человека артериальное давление и температура вечером выше, чем утром. В разное время суток вырабатывается разное количество гормонов. Иначе говоря, наши "биологические часы" регулируют физиологические процессы. В условиях пещер эти часы начинают "отставать" или "спешить". Например, французские спелеологи Антуан Сенни и Жози Лорез, которые провели в двух расположенных рядом, но изолированных пещерах около трех месяцев, оценили длительность своего эксперимента по-разному. Лорез считала, что провела под землей на две недели меньше, чем в действительности, а Сенни, напротив, полагал, что он "побил" свои плановые наметки на полторы недели. Детальные лабораторные исследования и опыты, поставленные советскими врачами и биологами, выявили интересную особенность человеческого организма. Приспособительные возможности человека к смене ритма довольно ограничены: он не может привыкнуть к суткам короче, чем 12 часов, или к суткам более длительным, чем 52 часа. Возможности перехода конкретного исследователя к более длинным или коротким суткам в значительной мере определяются привычной для него "энергетической стоимостью суток" (количеством калорий, потребляемых в нормальных условиях). Если эта гипотеза подтвердится, то через несколько лет отряды спелеологов и космонавтов будут комплектовать не только по научным, физиологическим и психологическим соображениям, но и с учетом их "аппетита"... "Пещерная медицина" в СССР делает только первые шаги.

Карстовые пещеры и шахты Крыма в медико-биологическом отношении совершенно не исследованы. Здесь непочатый край работы для студентов-медиков, которых, к сожалению, мы пока редко встречаем на подземных маршрутах.

Ссылки по теме:

Вернуться к оглавлению