20 сентября состоялось торжественное подписание Соглашения о сотрудничестве между Минобрнауки России и Российской Академией наук.

Документ подписали Министр образования и науки Российской Федерации О.Ю. Васильева и исполняющий обязанности президента РАН, академик РАН В.В. Козлов.

О.Ю. Васильева подчеркнула значимость совместной работы Министерства и Академии. Она напомнила, что в настоящее время все проекты гражданской науки проходят экспертную оценку РАН, а члены Академии участвуют в работе экспертных советов ведомства.

- Образование невозможно без опоры на фундаментальные исследования. Фундаментальная наука – то основа всех основ, – заявила Ольга Юрьевна.

Министр выразила надежду, что плодотворное сотрудничество между Министерством и РАН продолжится, в том числе в области вузовской науки и международных научных проектов. О.Ю. Васильева также отметила важность совместной работы по популяризации науки в обществе.

В.В. Козлов в своем выступлении отметил, что «соглашение включает в себя многие аспекты совместной работы». Он подчеркнул, что Минобрнауки России и РАН выполняют общие задачи.

- Министерство и РАН несли, несут и будут нести ответственность за состояние фундаментальных научных исследований в стране. У нас много общих задач, – сказал Валерий Васильевич.

В.В. Козлов поблагодарил О.Ю. Васильеву за работу по интеграции науки и образования.

- Наше соглашение, я рассчитываю, пойдет на пользу нашей науке, нашему образованию – в первую очередь высшему, профессиональному, – заявил он.

В торжественной церемонии также принял участие заместитель Министра образования и науки Российской Федерации Г.В. Трубников. По его словам, заключение соглашения значительно расширит поле для взаимодействия Минобрнауки России и РАН.

Сити-фермерство – еще один неотъемлемый компонент новой технологической революции, тесно увязанный с концепцией «зеленого города», «зеленой энергетики», «зеленых технологий» и «зеленой экономики». Всё это, по сути, вписывается в единую концепцию развития современной городской среды. Поэтому, если вы поднимаете вопрос «зеленого города», то рано или поздно выйдите и на тему сити-фермерства. В принципе, всё так и происходит.

Как мы уже писали ранее, на форуме-выставке, посвященном городским технологиям, среди представленных разработок наибольшее внимание привлек «Over Grower – Друг Сити-Фермера». Это комплекс удаленного автоматизированного управления гидропонной установкой, позволяющей выращивать овощи и зелень даже в условиях городской квартиры. Отметим, что разработчики данной системы на XI Сибирской Венчурной Ярмарке получили Серебряный Диплом в номинации «Перспективный бизнес». Такие установки можно легко размещать в утепленной застекленной лоджии, в офисе, в оранжерее частного дома.

По словам разработчиков, минимальная площадь, занимаемая установкой, составляет 2 кв. метра. Эффективная площадь – 8 кв. метров. С ее помощью вы прямо в квартире можете выращивать листовой салат, рукколу, петрушку, укроп, базилик, мяту, тимьян, розмарин, помидоры-черри. Представьте – ничего этого вам не придется покупать на рынке!

Листовой салат, утверждают разработчики, попадает на ваш стол через 20 дней после посадки. Для рукколы и пряных трав этот срок составляет 30 дней. Томаты можно будет собирать через 1,5 месяца после посадки, а плодоносить они будут в течение девяти месяцев.  Если ориентироваться на зелень, то можно будет получать от 12 до 18 урожаев в год!

Специально обращаю внимание на то, что это уже не фантазии, а проверенный опыт. Таким способом, например, выращиваются томаты на утепленном балконе в Новосибирском Академгородке. Причем отрадно то, что сама тема сити-фермерства начинает приобретать популярность, вызывая к жизни соответствующие разработки. Одна новосибирская компания (по понятным причинам мы не будем ее называть), занимающаяся разработкой и производством различных нагревательных устройств и отопительных систем, планирует в скором времени презентовать очередную новинку – тепличный мини-комплекс для утепленных балконов и лоджий. Главной «фишкой», судя по всему,  должна здесь стать автоматизированная система обогрева. Ведь в зимнее время, как мы понимаем, утепленный балкон необходимо как-то отапливать. Самое интересное, что применяемые компанией технические решения были подсказаны некоторыми научными работами сотрудников Института теплофизики СО РАН.

В общем, тема сити-фермерства совсем не чужда новосибирским разработчикам и бизнесменам. И нет никаких сомнений в том, что она получит дальнейшее развитие. Возможно, через пару лет нам придется проводить специальный мониторинг, чтобы составить полный список всех предлагаемых решений на этот счет.

Надо ли говорить, что сити-фермерство полностью ломает устоявшиеся стереотипы относительно того, как горожане должны обеспечивать себя качественными продуктами питания? В течение многих лет в сознании людей сложилось убеждение в том, будто городская среда и сельское хозяйство – это два несовместимых понятия. Сельское хозяйство ассоциировалось исключительно с сельской местностью или просто с жизнью за городом. И до сих пор многим из нас очень трудно представить, что горожане, не выходя из своих домов, начнут самостоятельно обеспечивать себя овощами и зеленью. Думаю, кто-то даже воскликнет: «Ну как же – это ведь город, здесь ведь совсем другая экология! Какие овощи?». На этот счет очень емко и остроумно высказался один российский сити-фермер: "Вы не боитесь растить в городе своих детей, но почему-то считаете невозможным выращивать здесь еду". Золотые слова.

Что касается экологии, то, как я уже заметил выше, развитие сити-фермерства будет происходить исключительно в рамках концепции «зеленого города». По-другому просто не может быть. То есть выращивание съедобных растений в городских условиях нужно рассматривать не просто как причуду отдельных любителей, а как серьезное направление деятельности, формирующее новые секторы городской экономики. Для кого-то это должно стать профессиональным занятием. Кстати, согласно расчетам разработчиков «Over Grower», при надлежащих инвестициях данный комплекс нужно рассматривать именно с точки зрения коммерческого использования. По большому счету, комплекс как раз на это и рассчитан. Иными словами, при успешном развитии данного направления зелень и овощная продукция будет поступать на местные рынки или в магазины прямо из города. В чем, безусловно, есть резон. Разумеется, сити-фермеры никак не вытеснят традиционных поставщиков. Однако они смогут увеличить и (что не менее важно) разнообразить предложение свежей продукции.

Понимаю, что пока кому-то в это верится с трудом. Тем не менее, в условиях реального (а не показного) развития города в духе новой технологической революции, сити-фермерство станет таким же привычным занятием, как, например, программирование. А если учесть практически полную автоматизацию основных процессов, то для такой работы не потребуется большого числа людей.

Скорее всего, принципиальную роль здесь будет играть решение вопросов, связанных с энергосбережением. Ведь помещения для растений должны отапливаться, а с учетом того, что в таких системах применяются вертикальные стеллажи, подсветка растений становится обязательным условием. Поэтому, решая проблему сбережения энергоресурсов, мы будем параллельно создавать условия для развития сити-фермерства. Сэкономленное тепло и электричество вполне может использоваться для обогрева и освещения городских вегетариев. То есть мы будем в состоянии получать свежие овощи и зелень, не расходуя для этого дополнительную энергию – только за счет экономии.  

И еще один принципиально важный момент, касающийся вопросов селекции. Скорее всего, применительно к овощам потребуется создание специальных сортов. В отечественных коллекциях пока что ничего подходящего нет. Как сказал один из разработчиков «Over Grower», для выращивания томатов они используют соответствующие голландские сорта. Если же брать обычные крупноплодные томаты, какие у нас выращивают на дачах, то с ними возникают проблемы. Во-первых, у них слишком буйный рост. Во-вторых, их сильно поражает белокрылка. И в этом случае требуются профессиональные рекомендации. А в нашей стране тема сити-фермерства еще изучена неважно. В настоящее время наши селекционеры пока еще не озадачивают себя такими требованиями. Мало того, сейчас отечественную селекцию пытаются «развернуть» в сторону запросов со стороны крупных торговых сетей, для которых имеет значение товарный вид и длительная лёжкость. Свежесть и вкусовые качества при этом отодвигаются на второй план.

Сити-фермерство, надо полагать, задаст несколько другие требования к сорту. Товар здесь будет сбываться в свежем виде, по принципу: «Сорвал – съел». Его свежесть будет определяющим требованием со стороны конечного потребителя, поэтому возможность длительного хранения перестанет играть принципиальную роль. Зато возрастут требования к вкусовым качествам, к наличию полезных компонентов, отсутствию вредной «химии» и т.д. Возможен и еще ряд особых требований. И было бы очень хорошо, если бы сибирские селекционеры оценили данный тренд и предложили нашим сити-фермерам достойные сорта. Иначе в прибыли опять будут голландцы.

Олег Носков

За последние 30 лет среди медицинских препаратов не появилось ни одного нового антибиотика. Но это не означает, что наука стоит на месте. Попробуем разобраться в том, как открывают новые антибиотики, что мешает выиграть гонку вооружений с микробами и кто может вселить в нас оптимизм по этому поводу.

От чего дрожит микроб

За почти сто лет, прошедших со времен открытия пенициллина, люди успели обнаружить множество антибиотиков. Из них американским Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрено 167. Может показаться, что это много, но их разнообразие обманчиво: все антибиотики можно разделить на 12 основных классов (в каждом из которых собраны производные одного вещества).

Антибиотики борются с бактериями одним из четырех способов:

1. Нарушают синтез клеточной стенки (например, пенициллин, цефалоспорин и их производные).

Бактериальные клетки окружены слоем пептидогликанов — углеводов с белковыми вставками, которые образуют клеточную стенку. Она регулярно обновляется: одни части разрушаются, другие достраиваются. Антибиотики могут связываться с белками, собирающими цепочки пептидогликанов, и блокировать их работу. Тогда клеточная стенка продолжит разрушаться, но достраиваться уже не будет, и постепенно исчезнет совсем. Бактерия не сможет контролировать поступление и выход веществ из клетки и погибнет — остановятся ее внутриклеточные процессы или она просто лопнет.

2. Нарушают синтез белка (как делают стрептомицин, тетрациклин и многие другие).

Как и в наших клетках, у бактерий белок производится на рибосомах. Это сложно организованные молекулярные машины, похожие на яйцо, состоящее из двух половин с полостями внутри. В них заходят молекулы транспортной РНК, несущие аминокислоты. Внутри рибосомы аминокислоты собираются в белковую цепочку, которая потом выходит в цитоплазму. Антибиотики могут блокировать эти процессы на разных этапах: мешать половинам рибосомы соединяться, запрещать транспортным РНК заходить внутрь и отдавать свою аминокислоту, отсоединять белковую цепочку раньше времени, когда она еще не готова. После остановки белкового синтеза бактерия как минимум не может делиться, а иногда умирает.

3. Нарушают копирование ДНК (чем занимаются, среди прочих, ципрофлоксацин и оксолиновая кислота).

Чтобы выживать, нужно размножаться, особенно если вы — патогенная бактерия. А значит нужно копировать свою наследственную информацию. Но молекула ДНК сильно скручена, и, прежде чем копировать, нужно раскрутить и разъединить две ее цепи. Этим занимаются бактериальные ферменты гиразы и топоизомеразы, и именно их блокируют антибиотики класса хинолонов. Кроме того, они мешают считывать информацию с ДНК и «переписывать» ее на РНК, то есть останавливают синтез белка по матрице РНК. Ну и, наконец, в результате действия хинолонов в ДНК бактерии накапливаются поломки, что ведет к ее разрушению и смерти клетки.

4. Нарушают синтез фолиевой кислоты (так работает группа сульфонамидов).

В отличие от человека, бактерии не получают ее с едой, а создают сами. Фолиевая кислота, среди прочего, необходима для репликации ДНК и деления клеток. В ее отсутствие бактерии не погибают, но перестают делиться, а значит, не могут больше захватывать территории в организме.

Однако все чаще бактерии становятся устойчивы к действию «волшебных пуль». И здесь существуют три основные стратегии.

Во-первых, можно не дать антибиотикам проникнуть внутрь клетки, снизив проницаемость наружной мембраны. Во-вторых, можно завести специальный белок, который эти антибиотики выкачивает из клетки или расщепляет. Например, у бактерий встречается фермент ?-лактамаза, разрушающий вещества пенициллинового ряда. Поэтому в современных препаратах можно встретить сочетание антибиотика и клавулановой кислоты, которая ?-лактамазу ингибирует (Амоксиклав = амоксициллин + клавулановая кислота). И, наконец, можно изменить мишень для антибиотика, чтобы он с ней хуже связывался.

Не всегда это удается сделать без ущерба для работы мишени, но бактерии, которые так или иначе смогли приобрести такую мутацию, получают значительное преимущество. После того, как хотя бы одна бактерия случайным образом стала устойчива к антибиотику, его эффективность оказывается под угрозой. Бактерии делятся и активно обмениваются друг с другом генами, распространяя устойчивость в популяции. При этом скорость приобретения устойчивости невероятная: спустя всего лишь несколько лет после открытия пенициллина оказалось, что около 50% бактерий надежно от него защищены. Поэтому вопрос поиска новых средств все еще остается актуальным.

Антибиотики в стогу сена

К счастью, мы точно знаем, где искать. Антибиотики — вещества природные, плоды сурового отбора, которому в течение миллионов лет подвергались бактерии в стремлении избавиться от своих конкурентов. Значит, нужно выделить из всех возможных бактерий все возможные антибиотики и проверить, насколько эффективно они действуют на микробов-патогенов. Задача выглядит неподъемной. Не обязательно обладать знаниями комбинаторики, чтобы прикинуть, сколько времени может занять такая работа.

Тем не менее, на заре изучения антибиотиков ученые действовали именно так. Брали почву, выделяли из нее культуры бактерий. Дальше к каждой культуре подселяли колонии известных патогенов и смотрели, в каком случае рост колонии патогенов затормозится. Затем собирали продукты обмена почвенных бактерий и искали там то самое тормозящее вещество. Этот метод называют платформой Ваксмана в честь разработавшего его в 40-х годах XX века микробиолога Зельмана Ваксмана. С помощью такой стратегии удалось открыть около двадцати антибиотиков, используемых в медицине до сих пор.

Но со временем платформа Ваксмана перестала приносить свои плоды. У метода обнаружились существенные ограничения. С одной стороны, он довольно трудоемкий. С другой, он рассчитан только на бактерии, поддающихся культивированию в стандартных лабораторных условиях. Таких среди всех микробов почвы приблизительно 1%, а значит разнообразие добываемых антибиотиков сильно ограничено. Тем не менее, сейчас исследователи пытаются вернуться к этой методике, используя более продвинутые технологии. Например, в 2010 году американским ученым удалось вырастить около 50% почвенных бактерий в лаборатории. Идея довольно проста: их культивируют не на искусственных подложках, а прямо на почве. При этом участки почвы, предназначенные для разных бактерий, разделены перегородками из полупроницаемой мембраны: вещества через нее проходят свободно, а вот бактерии целиком уже не пролезут. С помощью такой технологии был открыт новый антибиотик тейксобактин, который, впрочем, до сих пор не нашел применения в медицинской практике.

Раз открывать антибиотики с той же скоростью, с которой бактерии приобретают устойчивость, не получается, то приходится действовать хитростью.

Например, можно «пришить» к известному препарату какую-нибудь химическую группу, обеспечивающую проникновение через мембрану или устойчивость к расщепляющим ферментам.

Это довольно простой способ получить новое лекарство на основе старого, и так возникают полусинтетические антибиотики второго и последующих поколений. Большинство из 167 используемых сейчас антибиотиков — усовершенствованные производные всего лишь нескольких природных соединений.

Кроме того, если новые средства борьбы не находятся, на помощь может прийти комбинаторика. Совмещение нескольких антибиотиков в одном препарате часто оказывается выигрышным, так как выработать устойчивость к двум веществам одновременно сложнее, чем к одному. К тому же, иногда оказывается, что другие лекарства, не оказывающие сами по себе влияния на микробов, могут усиливать действие антибиотиков. Например, лоперамид, известный препарат от диареи, нарушает работу мембраны бактерий, что позволяет миноциклину (родственнику тетрациклина) лучше проникать внутрь.

Не так давно было высказано предложение использовать комбинации антибиотиков, чтобы направить эволюцию бактерий в выгодную для нас сторону. Допустим, у нас есть пара антибиотиков, А и В, которые блокируют действие друг друга. И есть популяция бактерий, часть из которых устойчивы к антибиотику А, то есть разрушают его или выкачивают из клетки. Если мы эту популяцию обработаем смесью антибиотиков, А и В, то бактерии, не обладающие устойчивостью к ним, выживут. А бактерии, устойчивые к антибиотику А, не смогут блокировать антибиотик В, и погибнут. Таким образом, отбор будет препятствовать приобретению устойчивости, и впоследствии с этим бактериями будет справиться проще.

Открытия на бумаге

Но допустим, мы все-таки хотим обнаружить принципиально новые антибиотики. И хотим сделать это прицельно и эффективно, не тратя ресурсы на сканирование всех бактериальных культур подряд. Можно ли как-то оптимизировать этот процесс?

В 90-х годах, когда закончилась волна открытия новых антибиотиков, возникло направление «от гена к лекарству». Логика проста: нужно сначала обнаружить жизненно важные гены (и их белковые продукты), без которых бактерии не могут выживать, а потом уже искать вещества, их блокирующие. Однако этот подход не принес ожидаемых плодов. С одной стороны, поиск жизненно важных генов оказался нелегкой задачей. В некоторых случаях были обнаружены какие-то белки с неясными функциями, а в других — выяснилось, что при разных внешних условиях становятся важны разные гены, и не очень понятно, какие именно условия имеют место в организме больного. С другой стороны, даже если удается обнаружить ключевой ген (или белок) и блокирующее его вещество, то вовсе не обязательно, что этот ген будет найден у других патогенов, в то время как хочется придумать антибиотики широкого спектра, действующие на самых разных бактерий. К тому же, это найденное вещество может оказаться неприменимым в медицине, например, опасным для человека или не проходящим через бактериальную клеточную стенку.

Поэтому в последнее время ученые подходят к проблеме поиска с другого конца. Примером такого исследования может служить недавняя статья, в которой коллектив ученых из России и США сообщает об обнаружении нового класса антибиотиков и его первого представителя — клебсазолицина.

Cовременный процесс поиска устроен так:

1. Отправляемся в интернет-базу данных по отсеквенированным геномам бактерий.

В обсуждаемом исследовании ученых интересовали симбиотические и патогенные бактерии человека, так как их геномов особенно много в базах.

2. Ищем в этих геномах последовательности, похожие на уже известные гены антибиотиков.

У многих бактерий процесс синтеза антибиотиков выглядит следующим образом: сначала рибосома строит белок, а потом специальные ферменты модифицируют его, добавляя функциональные химические группы. Такой двухступенчатый процесс позволяет повысить разнообразие антибиотиков. В геноме бактерий гены собственно антибиотика и белков-модификаторов образуют скопления (кластеры). Вероятно, это нужно, чтобы удобнее было делиться с другими бактериями целым кластером генов одновременно. В этих скоплениях много похожих последовательностей, что позволяет искать их сразу во всей базе геномов.

3. Выбираем из найденных последовательностей антибиотиков такую, которая наименее похожа на уже известные.

Если структура молекулы отличается от других, то может отличаться и механизм действия.

4. «Подсаживаем» интересующую нас последовательность кластера генов (вместе с белками-модификаторами) в клетки E.coli, которые по ней синтезируют исследуемый антибиотик. Теперь можно его выделить и охарактеризовать.

5. Определяем окончательную структуру антибиотика.

6. Пробуем подействовать им на разных патогенных бактерий.

Смотрим, насколько он активен и с помощью каких механизмов проникает в клетки и на что действует.

7. Выясняем, какие именно части молекулы критичны для ее деятельности и какая за что отвечает.

В данном исследовании оказалось, что клебсазолицин ингибирует синтез белка, закрывая отверстие рибосомы, сквозь которое белок должен выходить наружу. Кроме того, он делает это эффективнее, чем аналогичные антибиотики, так как плотнее закупоривает канал. То есть нельзя говорить об открытии принципиально нового механизма борьбы с бактериями, но можно — об обнаружении ранее неизвестного класса антибиотиков. Что характерно, клебсазолицин имеет модульную структуру, отдельные участки его отвечают за самостоятельные функции. А это значит, что возможен «антибиотический конструктор» - можно видоизменять те части молекулы, которые не отвечают за основную ее функцию, чтобы, например, облегчить прохождение антибиотика в клетку, и таким образом создать несколько препаратов на одной основе.

Что в конце тоннеля?

Несмотря на открытие новых классов антибиотиков и совершенствование методов их поиска, основная проблема — развитие устойчивости у бактерий — остается нерешенной. И как бы мы ни старались, разрабатывая новые препараты, это будет похоже на попытки устоять на беговой дорожке, потому что способы остановить перенос генов между бактериями нам все так же неизвестны.

Еще одна проблема заключается в том, что клинические испытания сильно замедляют разработку препаратов.

Они обязаны соответствовать множествам требований безопасности, поэтому их совершенствование и проверка отнимают много времени. Да, компьютерные методы существенно ускорили и удешевили поиск новых антибиотиков, но сократить этап клинических испытаний пока не представляется возможным. Тем временем бактерии мутируют с гораздо большей свободой — эта беговая дорожка движется быстрее, чем мы.

Помимо того, сами исследователи жалуются на бездействие фармакологических компаний и отсутствие поддержки в разработке антибиотиков. Они отмечают, что компании заинтересованы в выпуске лекарств широкого спектра и высокой эффективности. Поэтому исследованиям многих перспективных препаратов, рассчитанных на конкретные группы бактерий, часто не дают хода, считая их невыгодными. Не исключено, что это продлится до того момента, когда устойчивые бактерии начнут представлять реальную угрозу, то есть число пациентов станет сильно больше (увы, сложно предсказать, насколько).

Что мы в итоге можем противопоставить микробной экспансии? Современные исследования не обещают нам скорой и сокрушительной победы, но предлагают тактику постепенной и изобретательной партизанской войны. Регулярные открытия новых антибиотиков, модификация старых, модульный конструктор и комбинирование препаратов создают некоторое разнообразие, сдерживающее натиск бактерий. Перемещение науки с лабораторного стола в компьютер позволяет потихоньку наращивать темпы производства боевых орудий и дает надежду на то, что в обозримом будущем мы сможем догнать беговую дорожку эволюции бактерий и бежать с ней хотя бы синхронно, оставаясь на месте. А бег на месте, как известно, общепримиряющий.

Полина Лосева

Еще лет десять назад о такой штуковине, как тепловой насос, ничего не знали даже некоторые российские строители. Лично мне об этой «диковинке» в 2008 году сообщил президент одной канадской строительной компании. По его словам, в Канаде (на тот момент) тепловыми насосами была оснащена почти половина домов. Правда, уточнил канадский гость, оборудование это не из дешевых, и его стоимость может составлять до 70% от стоимости самого дома. Однако канадское правительство, как выяснилось, выделяет на установку тепловых насосов специальные «гранты» (так было в оригинале), компенсирующие значительную часть затрат. 

В нашей стране о таком оборудовании всерьез заговорили относительно недавно. И до сих пор тепловые насосы воспринимаются как дорогая «экзотика», плохо воспринимаемая на ментальном уровне. Именно на ментальном. Для многих непонятно, откуда там берется это самое тепло. С газовыми котлами, например, всё просто. А здесь?

Я недаром ссылаюсь на этот ментальный момент, поскольку именно плохое понимание принципа работы таких машин играет ключевую роль в их непопулярности – как на уровне руководителей, так и на уровне простых обывателей. Всё непонятное, как мы знаем, вызывает недоверие и не способствует интересу. С тепловыми насосами у нас произошло именно так.

И всё же инновационные технические решения не заставляют себя ждать. Поэтому совсем не случайно на Международном форуме-выставке «Городские технологии-2017» была заявлена тема применения геотермальных тепловых установок на территории Сибири. И в том числе – в самом Новосибирске. Как выяснилось, тепловые насосы у нас уже применяются, причем – довольно успешно. Об этом опыте рассказал коммерческий директор ООО «Экоклимат» Александр Гранин.

Вначале он напомнил о принципах работы тепловых установок данного типа. Способ получения тепла здесь напоминает работу обычного холодильника, когда тепло, грубо говоря,  «извлекается» из одного места и переносится в другое место. В такой системе выделяются  три основных элемента. Первый элемент – это грунтовый теплообменник, по сути – длинная-предлинная труба, в которой циркулирует незамерзающая жидкость с температурами от +2 до +5 градусов Цельсия. Второй элемент – это сам тепловой насос, в котором используются фреоны. Фактически он является «сердцем» всей установки. Здесь как раз «извлекается» тепло и подается в систему отопления дома. Стандартные тепловые насосы обычно выдают умеренный «градус» - примерно +55 градусов Цельсия. Но есть машины, которые подают температуру на уровне +70 градусов Цельсия. Система отопления является третьим элементом. Для нее предусмотрены разные варианты – от теплых полов до вентиляционных наводчиков.

Кстати, в отношении таких машин нередко применяется слово «геотермальный». В данном случае оно не должно вводить вас в заблуждение. В том смысле, что речь совсем не идет о заборе горячих грунтовых вод. Для подобных мероприятий, пояснил Александр Гранин, необходимо разрешение соответствующих инстанций. Представляемая им компания использует грунтовые теплообменники, которые ничего из недр не выкачивают. Они просто «извлекают» тепло из грунта. Конкретно применяется два вида грунтовых теплообменников – вертикальный и горизонтальный. Для вертикального теплообменника используется геозонд, заглубляемый на глубину до 100 метров. Горизонтальный контур укладывается на глубину всего лишь 1,5-1,8 метров. «Не удивляйтесь. Такой глубины вполне достаточно. Здесь всё уже проверено двенадцатилетним опытом», – поясняет Александр Гранин. 

В качестве успешного примера, где используется грунтовый теплообменник, была приведена туристическая база, построенная в 180 километров от г. Томска. С 2014 года в Томске началось производство целой линейки тепловых насосов оригинальной конструкции. По словам разработчиков, эти модели адаптированы к работе в условиях Сибири. На сегодняшний день на территории СФО уже установлено более 40 таких машин.

Теперь поговорим об экономической стороне вопроса. Поскольку мы живем не в Канаде, то государственные субсидии на установку подобного оборудования остаются для нас мечтой. Но следует ли из этого, что установка тепловых насосов невыгодна? На этот счет Александр Гранин привел один показательный пример. Причем, касается он Новосибирска.  

Речь идет о новосибирской общеобразовательной школе № 115, расположенной в Октябрьском районе. Проблема заключается в том, что здание школы обеспечивается теплом за счет дизельной котельной, находящейся в отдельной пристройке. Ужас (иначе не скажешь) положения в том, что на отопление такого, относительно небольшого, двухэтажного здания тратится 3,3 миллиона рублей в год! Дизель, как мы знаем, топливо дорогое. Естественно, встал вопрос о замене оборудования.

Так вот, было рассмотрено два варианта. Первый вариант предполагал установку газовой котельной, второй вариант – установку теплового насоса. Расчеты показали, что затраты на установку газовой котельной составят 14,5 млн рублей. На установку теплового насоса – 12,9 млн рублей. Расхождения, вроде бы, не очень большие. Зато разница в эксплуатационных расходах весьма ощутима. Так, расходы на отопление для газовой котельной должны составить 617 тыс. рублей, расходы же на тепловой насос – 364 тыс. рублей.

В общем, есть над чем задуматься. К примеру, инвестиционные затраты на установку дизельных котельных относительно невысокие. Газовые котельные стоят почти в 2,5 раза дороже. Зато по эксплуатационным затратам картина обратная. Что касается тепловых насосов, то они оказываются чуть дешевле и экономичнее газовых котельных.

Александр Гранин отмечает, что при использовании геотермальных тепловых установок вы на один киловатт потраченной электроэнергии получаете 4-7 КВт тепловой энергии. То есть от 75% до 84% энергии вы получаете практически даром. При этом энергия извлекается экологически безопасным способом. Мало того, у вас нет необходимости думать о пополнении запасов топливом. Оборудование, по его словам, может работать без ремонта в течение 30 лет. Для сравнения, системы на природном газе изнашиваются за 10-12 лет эксплуатации. Кроме того, у вас нет зависимости от газовых магистралей. Вдобавок, вы не зависите от контролирующих инстанций. А такие явления, как пожары и взрывы исключены полностью ввиду отсутствия источников высокопотенциального тепла.

Аргументы, конечно же, звучат убедительно. И хотя пока еще сильного оживления на рынке тепловых насосов не произошло, мы все же можем констатировать, что в этом отношении лед тронулся.

Олег Носков

Жорес Алферов не нуждается в отдельном представлении, разговор с лауреатом Нобелевской премии по физике не требует информационного повода. А список званий, наград, публикаций и достижений выдающегося советского и российского ученого не уместился бы и на целой газетной полосе. «Культура» встретилась с Жоресом Ивановичем, чтобы поговорить о прошлом, настоящем и будущем.

Культура: Сегодня СМИ часто пишут об угрозе, которую представляет для человечества искусственный интеллект. Если смотреть шире — реально ли создать что-то, что превзойдет наш собственный разум?

Алферов: Я в последнее время много думал об образовании и идеях, связанных с нанотехнологией и наноэлектроникой. Любой компьютер состоит из программного обеспечения, которое очень бурно развилось, и материальной базы, то есть кремниевых чипов и гетероструктур. Напомню, что Нобелевская премия по физике была присуждена в 2000 году за развитие информационных технологий: Джек Килби получил награду за кремниевые чипы, а мы с Гербертом Крёмером — за гетероструктуры. О последних я хотел бы сказать отдельно. На самом деле, гетероструктуры работают как возможность путем изменения химического состава электронных компонент создавать принципиально любые иные компоненты.

Японский физик Лео Эсаки, мой старый товарищ и в чем-то конкурент, который получил Нобелевскую премию за туннельный эффект в полупроводниках, как-то сказал, что есть кристаллы, созданные Богом (кремний, например), и кристаллы, сделанные человеком, то есть гетероструктуры. Бог их не создавал, и они гораздо лучше естественных.

Можем ли мы сотворить нечто выше того, что дано природой? Думаю, да.

Культура: В продолжение темы хотел спросить — квантовые компьютеры будут?

Алферов: В том, что будут, я не сомневаюсь, а вот какую роль они станут играть, не берусь сказать. Идеология квантового компьютера вполне реализуема, конечно. Но время покажет, какие новые возможности мы получим, пока рано судить.

Культура: В связи с развитием технологий особенно важным кажется вопрос об общественном устройстве. Говорят, что капитализм будет меняться...

Алферов: В свое время меня поразила опубликованная в мае 1949 года статья Альберта Эйнштейна «Почему социализм?». Великий физик очень четко обосновал, почему будущее — за социализмом. Он показал, каким кошмаром является капиталистическая система, которая обязательно ведет к власти олигархов и олигархии. Одной из самых страшных вещей он считает деформацию системы образования: люди со школы привыкают к тому, что главное быть победителем. В капиталистической системе люди отнимают друг у друга собственность и воюют друг с другом на совершенно законных основаниях. И это — не бандиты на большой дороге.

Культура: Разве не в природе человека заложено быть победителем?

Алферов: В природе человека — соревноваться, выигрывать, но быть первым, не подавляя других. Вопрос цены. Эйнштейн видел выход в социалистической системе и плановом ведении хозяйства.

Культура: Эти идеи актуальны и сейчас?

Алферов: Что, с моей точки зрения, изменилось сегодня? Один из дефектов нашего советского планирования, Госплана, состоял в том, что оно в какой-то момент стало слишком детальным: расписывалось по всем мелочам вручную. Развитие компьютеров снимает эту проблему. Сегодня, если вы начали какое-то производство, то можете пропланировать все, причем быстро и просто. Но встает проблема стратегии.

Все-таки нужно понимать то, на что у нас мало обращают внимания. Капитализм — это частная собственность на орудия и средства производства, такова его главная черта. Она мешает стратегическим крупномасштабным планам. Поэтому Эйнштейн прав в том, что социализм придет на смену капитализму, который замедляет развитие из-за кризисов и отсутствия планирования.

Культура: Какой должна быть собственность? Чьей?

Алферов: Общественной, государственной. Частной она может быть в сфере обслуживания, в мелком и среднем бизнесе и, я хотел бы подчеркнуть, в стартап-компаниях. Придумал что-то, создал фирму — заработай! Но если это перерастает в крупномасштабное производство, здесь частная собственность недопустима.

Культура: Сложный переход. Кто же крупное производство из частных рук отдаст?

Алферов: Простите, это же было реализовано. Советский Союз с общественной собственностью на орудия и средства производства, со многими следствиями этого (с бесплатной медициной, образованием, развитием науки) был очень удачным экспериментом. Бертран Рассел сначала относился к СССР и Ленину крайне отрицательно, но потом изменил свою точку зрения. У него есть фраза о том, что Альберт Эйнштейн был гением мысли, а Владимир Ленин был гением действия. То, что Владимир Ильич смог, это было уникально. Вспомним, что многие большевики после Февраля считали, что вот она — революция и ничего, дальше будем жить в буржуазно-демократической системе. А Ленин заявил: «Нет, мы перейдем к социализму сразу» (эта мысль изложена в его «Апрельских тезисах»). Он понял, что возникла уникальная ситуация: братание на фронте, ужасное положение в стране в целом... Партия большевиков насчитывала где-то 30 тысяч человек, после Февраля выросла до 200 тысяч, она была немногочисленной, в период Февральской революции добрая половина ее членов вообще была в Сибири. И как эта крохотная организация смогла взять власть в свои руки? Я помню, мы еще в школе учили, параграф в учебнике истории назывался «Триумфальное шествие Советской власти»: за короткий период времени Советская власть установилась во всей стране, и если бы не интервенция, то не было бы и Гражданской войны.

Культура: Гражданская война не из-за раскола общества и страны случилась, а из-за интервенции?
Алферов: Белые, конечно, теряли много, но без очень активной помощи из-за рубежа, с высадкой десанта, отправкой войсковых соединений, никакого долгого сопротивления они бы не оказали.

Культура: Советский Союз был успешен? Сегодня СССР часто ругают. Правда, уже без той злобы, что была в 90-е...

Алферов: Мы смогли в Отечественную войну выстоять! Но дело не только в этом. Приведу слова лауреата Нобелевской премии по экономике Джеймса Хекмана, профессора Чикагского университета. Он во время круглого стола нобелевских лауреатов, проводимого ВВС, сказал такую фразу, я люблю ее цитировать: «Научно-технический прогресс второй половины ХХ века полностью определялся соревнованием СССР и США, и очень жаль, что это соревнование закончилось». Это не мои слова, а профессора экономики из Чикаго.

Культура: Но соревнование же закончилось еще до распада Советского Союза?

Алферов: Ничего подобного! Оно закончилось, когда мы ликвидировали свою промышленность, уничтожили первую десятку оборонных промышленных предприятий, которые производили 60 процентов высокотехнологичной гражданской продукции. Есть люди, которые положительно относятся к Ельцину, — я этого не понимаю! Мы сегодня говорим: Крым вернули — да, достижение. А человек отдал половину территории страны, половину! Я до сих пор удивляюсь, как Съезд народных депутатов РСФСР в 90-м году мог проголосовать за суверенитет РСФСР от Советского Союза! Из почти тысячи депутатов только 13 выступили против. Кем нужно быть, чтобы взять и проголосовать за то, что нам не нужен Советский Союз: мол, мы республики кормим. Как это мы их кормим? Как можно жить без Украины, без Белоруссии, без Казахстана? Да половина Средмаша было в Казахстане. Уникальные золотые разработки — в Узбекистане. На Украине какая мощнейшая промышленность: «Южмаш», сельское хозяйство. Лишь Белоруссия, благодаря Лукашенко, смогла возродить свою технологическую базу.

А мы взяли и ликвидировали нашу промышленность, высокотехнологичные отрасли, выбросили в приватизацию. Мы действительно определяли — прав был Джеймс Хекман — научно-технический прогресс всего мира, мы раньше всех сделали светодиоды, полупроводниковые лазеры, СВЧ-транзисторы, у нас было уже опытное производство. Его взяли и уничтожили в начале 90-х, разгромив всю электронную промышленность Советского Союза.

Культура: Что-то же мы просто копировали?

Алферов: Да, Зеленоград практически не имел ни одного патента, а просто копировал кремниевые чипы. Но в области кремниевой микроэлектроники, занимаясь копированием, мы были на том же уровне, что и Запад. У нас в Минске предприятие «Планар» занималось тем, что создавало аппаратуру, степперы, которые переносили изображение интегральной схемы на кремниевую пластину. Каким было предприятие «Планар»? Чистые комнаты на глубине восемь метров под землей, чтобы развязаться от метро, трамваев. Степперы производили три страны — СССР, США и Голландия, они определяли технологический уровень кремниевой микроэлектроники, и пока у нас работал «Планар», мы были на одном уровне.

Ошибка была в том, что существовал слишком большой военный флюс: у нас часто не понимали, что микроэлектроника, а позже возникшая наноэлектроника — это двигатель развития промышленных технологий. Но наша электронная промышленность — три миллиона человек, три тысячи предприятий, 400 КБ и институтов во всех 15 республиках. А сегодня она осталась в Белоруссии и в России, да и у нас в стране — 20% от того, что было в советское время, во всех остальных республиках просто ничего уже нет, нужно снова воссоздавать.

Культура: Воссоздавать из какой точки? Насколько все плохо?
Алферов: Отраслевая наука у нас практически погибла (за исключением военной) при ликвидации промышленности. Вузовская тоже, поскольку она жила за счет хоздоговоров с предприятиями, что-то сохранилось в Академии наук, с потерями, но все же.

Новым законом РАН превращена в клуб ученых, так что мы нанесли почти смертельный удар по академической науке. Я хочу сказать следующее: науку в России возродить указами, программами, проектами совершенно невозможно. Есть один путь: поднять промышленность. Наука может развиваться только при одном условии — когда она нужна. А она нужна при наличии могучей, высокотехнологичной промышленности. И вот если мы возродим ее, мы возродим и науку.

культура: Уже, видимо, речь идет о цифровой промышленности.
Алферов: Мы сегодня много говорим о цифровой экономике, микро- и наноэлектронике. Но, простите, чтоб была цифровизация промышленности и экономики, должна быть промышленность! А что мы цифровизировать будем?

Культура: Если мы вступаем в эпоху цифровой экономики как человечество в целом — общество же должно меняться в связи с переходом?
Алферов: А оно уже изменилось. Информационные технологии стали влиять на социальный облик общества, это произошло. С одной стороны, технологически в промышленном производстве мы стали многое быстрее делать. С другой стороны, молодежь из-за смартфонов потеряла интерес к литературе, к языку.

Культура: При этом количество информации все время увеличивается и как-то надо ее обрабатывать.

Алферов: Я думаю, что нельзя переоценить роль школ и учителей. Информационные технологии, конечно, все помогают найти быстрее, актуализировать информацию. Но проблема в другом — а как смотреть на эту информацию? Вот тут огромно влияние школы. Хорошие ребята учатся в нашем лицее «Физико-техническая школа» Академического университета, но хорошие-то они прежде всего потому, что мы воспитываем прекрасных учителей. Нашему лучшему учителю математики, Валерию Адольфовичу Рыжику, 80 лет. Я часто прихожу к нему в класс, а урок он отдает вести своему ученику. Вот это воспитание совершенно необходимо.

К сожалению, одна из современных бед, причем практически везде: люди стремятся заработать, быстро получить деньги и положить в карман, забыв обо всем остальном. Очень редко даже ученые думают, как развивать то или иное научное направление, на что это повлияет. Неприлично много развелось специалистов, мастеров по грантам: человек одно и то же исследование продает 4-5 раз, имеет 4 гранта. Это стало массовым явлением.

Я думаю, система финансирования науки, которая была у нас раньше, в значительной степени более прогрессивная. Вы финансируете научное учреждение — и хорошо... Гранты стоит давать в первую очередь молодежи, чтобы талантливые люди проявлялись. А когда вы стараетесь перевести бюджетное финансирование в грантовое, вы уничтожаете научное учреждение.

Культура: А какая идеальная система? Учреждению выдаются деньги, и оно что-то делает, а государство спрашивает потом?

Алферов: Научные учреждения имеют бюджет, они могут получать дополнительные средства, когда эти деньги выдаются промышленностью. В системе чисто научной мы имели программы Академии наук, но когда развели большое количество контор, которые выдают гранты (при этом люди, которые этим занимаются, не являются специалистами), то у нас, естественно, все пошло не туда. Сразу рождаются мастера по выигрыванию грантов. Российский фонд фундаментальных исследований был при своем рождении положительным явлением, но когда таких фондов появилось много, начались проблемы. Но наука у нас будет развиваться тогда, когда она будет востребована экономикой. Мой знакомый, покойный уже Джордж Портер (был одно время президентом Лондонского Королевского общества), замечательную фразу сказал: «Наука вся прикладная, разница только в том, что отдельные приложения реализуются быстро, а некоторые через столетия».

Культура: Хотел уточнить о Вашей депутатской деятельности. Вы не возглавляете комитет по образованию и науке?

Алферов: Я не могу и не хочу. Возраст, много других задач — никакой комитет я не возглавлю. При председателе Госдумы Вячеславе Володине создается Научный совет, который сможет влиять на науку и образование, — надеюсь поработать там. Мне жаль, что в состав парламента не вошел Валерий Александрович Черешнев, которого лидер «Справедливой России» Миронов задвинул в свое время в середину списка. Это большая потеря.

Культура: В западных журналах сейчас много критики такого рода: в свое время был большой научный рывок, а сейчас все топчутся на месте и воспроизводят, что было в 60–70–80-е годы, все работает на старой базе, и прорывов нет. Вы с этим согласны?
Алферов: Сказать, что совсем прорывов нет? Нет, я с этим, конечно, не согласен. Но опять же, возвращаясь к тому, о чем мы говорили. Было соревнование двух систем и двух великих стран, и побеждать можно было не с помощью финансовых махинаций, а с помощью научно-технических прорывов. Уничтожение Советского Союза повлияло на прогресс в мире, западным странам не с кем стало соревноваться. И потому все вылилось в гонку за прибылью. От распада СССР проиграли все.

Тем не менее в областях, которые могут дать непосредственный результат через столетия, — например, в астрофизике, в исследовании «черных дыр», «темной энергии», появились совершенно новые вещи, интересные, важные. Наука все равно развивается.

Культура: Где сейчас прорывные направления? Какие направления науки будут развиваться быстрее и определять будущее?

Алферов: Я могу сказать, исходя из самых общих соображений, мы находимся на ранней, начальной стадии понимания биологических процессов. То есть осознания того, как формируется живое. Здесь дальнейшее развитие даст нам очень много, в том числе и для технологических прорывов в биомедицине, в нанобиотехнологии. К этому сегодня нужно очень внимательно относиться, мы можем вживлять чипы в человеческое тело, и из этого следует масса интересных, отдельных сюжетов. Нанобиотехнология — вот область, где уже есть — и будут еще — большие прорывы.

Михаил Бударагин

Дупликацией в биологии называют перестройку хромосомы, при которой ее участок оказывается удвоенным. Это явление происходит достаточно часто и является одним из источников мутаций. Гораздо реже происходит полногеномная дупликация, когда удваивается весь геном. Зато и влияние этого явления на эволюцию живых организмов намного сильнее. Это и стало темой очередной публичной лекции в Институте цитологии и генетики СО РАН.

Докладчик – зав. лабораторией сравнительной геномики ИКМБ СО РАН, к.б.н. Владимир Трифонов – в доступной форме рассказал, когда и кто из живущих на Земле видов удваивал свой геном, а также к чему это привело.

Впервые полиплоидию (кратное увеличение числа наборов хромосом в клетках организма) описал в своих работах профессор ботаники Гамбургского университета Ганс Альберт Винклер. Произошло это около ста лет назад – полиплоидии (сам он пользовался термином «гетероплоидия») посвящены его работы 1916-1920 гг.

Первоначально полиплоидию наблюдали у растений. Но затем схожие явления были обнаружены и у животных. Более того, сегодня существует мнение, что полиплоидия оказалась вообще одним из факторов, способствовавших возникновению эукариот (живых организмов, чьи клетки содержат ядро). И сейчас науке известны случаи полиплоидии практически у всех базальных групп организмов – от инфузорий и грибов до позвоночных.

При этом, собственно полногеномную дупликацию долгое время считали уникальной особенностью позвоночных животных, в ранней эволюции которых она, по-видимому, произошла дважды. Собственно говоря, появление в результате этого большого числа новых генов может рассматриваться как одна из вероятных причин эволюционного успеха позвоночных. Однако последние исследования показывают, что очень похожее неоднократное удвоение генома случилось и в одной эволюционной ветви членистоногих, а именно у мечехвостов (Xiphosura). Правда, для них это удвоение оказалось не столь полезным.

Очередным большим прорывом в исследовании механизмов и эволюционной роли полногеномной дупликации считают работы японского генетика Сусумо Оно (1970-е годы). Началось с того, что ученый задался вопросом – а откуда вообще берутся новые гены, если известно, что в эволюционном масштабе времени они поразительно консервативны. И если бы их эволюция шла «в обычном режиме», то существующее разнообразие видов было бы недостижимо. Из этого генетик сделал вывод, что в эволюции существовали механизмы, «ускоряющие» изменения генов. И предложил, что таким механизмом служат генные дупликации.

Возникающие в результате этого процесса дополнительные копии генов накапливают различия гораздо легче и свободнее, чем уникальные гены, ведь их «порча» перестает быть опасной для жизни. Иначе говоря, новизна создается через избыточность. Это предположение вошло в мировую науку под названием «гипотеза 2R».

Почему же именно полногеномная дупликация является значимым механизмом эволюции видов. Ведь частичная полиплоидия (удвоение одной из хромосом) встречается куда чаще. Однако в этом случае гены, которые в результате приобрели дополнительные копии, начинают синтезировать больше продуктов, в то время как остальные работают по-прежнему. И выработанное в ходе предыдущей эволюции соотношение продуктов разных генов нарушается, отлаженная генетическая система начинает давать сбои. А вот при полногеномной дупликации такие сбои исключены, потому что в этом случае число копий всех генов увеличивается пропорционально. Отсюда Оно сделал вывод: при прочих равных условиях полногеномная дупликация является более безопасным способом эволюции, чем множество тандемных дупликаций, дающих сравнимый с ней суммарный эффект.

Именно этот эффект и разобрал в своей лекции Владимир Трифонов, дополнив построения Оно современными исследованиями, которые показывают, что полногеномная дупликация – даже более частое явление, чем предполагал автор «гипотезы 2R». И ее роль в видовом разнообразии биома Земли действительно весьма значительна.

Наталья Тимакова

В эту субботу, 16 сентября, исполняется 30 лет Монреальскому протоколу — глобальному соглашению о запрете производства соединений, разрушающих озоновый слой Земли. «Чердак» напоминает, что это за документ, как он появился и почему считается самым эффективным международным соглашением в сфере охраны окружающей среды.

Программа ООН по окружающей среде (UNEP) считает защиту озонового слоя одной из четырех ключевых экологических проблем, в решении которой человечеству удалось добиться значительных успехов (а всего таких проблем у нас насчитывается около 500). Монреальский протокол, подписанный в 1987 году, в свою очередь, называют самым успешным глобальным экологическим соглашением.

Протокол ограничивает и запрещает использование фреонов, хлорфторуглеродов (ХФУ) и некоторых других соединений, которые раньше использовались в аэрозолях, огнетушителях, холодильниках и кондиционерах. При низких температурах и в присутствии солнечного света производные этих соединений разрушают озон — Нобелевскую премию по химии 1995 года за это открытие получили Марио Молина, Шервуд Роуланд и Пауль Крутцен.

Своеобразной «эмблемой» этой проблемы стала дыра в озоновом слое над Антарктидой. Впервые сезонную озоновую дыру там обнаружили еще в 1950—1960-х годах, однако в 1980-х стало ясно, что ее размеры постепенно растут, а «толщина» озонового слоя по всему миру медленно уменьшается.

Рецепт успеха

Монреальский протокол ратифицировали 196 стран и ЕС — таким образом, это самое массовое в истории международной дипломатии соглашение. Интересно, что в 1988 году после призыва президента Рональда Рейгана сенат США единогласно ратифицировал протокол (трудно представить, что вообще может единогласно сделать современный американский сенат, да и Дональд Трамп природоохранные соглашения не любит).

Именно Монреальский протокол положил начало двум фундаментальным принципам международной экологической политики. На момент подписания Венской конвенции и протокола к ней у ученых еще не было «окончательных», стопроцентных выводов о том, как именно хлорфторуглероды влияют на озоновый слой, — тем не менее имевшейся информации было достаточно для того, чтобы страны решили действовать. Такой подход стали называть принципом предосторожности: чтобы не упустить момент, когда еще не поздно изменить ситуацию, иногда приходится мириться с неопределенностью научных данных.

Кроме того, в Монреальском протоколе ввели принцип общей, но дифференцированной ответственности: все страны соглашались, что озоновый слой необходимо защищать, но развивающимся экономикам давали дополнительное время на то, чтобы вывести из производства озоноразрушающие соединения.

Кроме того, эти страны получали финансовую и экспертную поддержку, и в итоге к 2010 году все 142 развивающиеся страны, ратифицировавшие протокол, отказались от производства и использования ХФУ.

Монреальский протокол — что редко бывает с экологическими соглашениями — имеет, как говорят, «острые зубы» в виде торговых санкций для тех, кто его не соблюдает (что характерно, эти санкции ни разу не применяли). Вместе с тем протокол был достаточно гибким: ограничения вводились постепенно, список запрещенных веществ, от производства которых нужно было полностью отказаться, при необходимости расширялся или сокращался.

Любители конспирологических теорий любят связывать успех Монреальского протокола с интересами большого бизнеса: мол, корпорация «Дюпон» заранее заготовила альтернативы фреонам и ХФУ и «протолкнула» через ООН нужное ей соглашение. На самом деле порядок действий был другой: после того как Молина и Роуланд опубликовали свою первую работу в 1974 году, глава «Дюпона» публично назвал ее «сказкой» и «кучей мусора». Бизнес спонсировал скептически настроенные материалы в СМИ и даже в 1988 году, после принятия протокола, пугал хаосом и многомиллиардными катаклизмами для американской экономики. Инновационные замены фреонам появились несколько позже.

Наконец, Монреальский протокол стал катализатором научных исследований. По словам представителя России в Международной комиссии по озону, ведущего научного сотрудника Института физики атмосферы РАН имени Обухова Александра Груздева, именно через протокол ученым удалось получить очень серьезные деньги на проведение научных исследований, развитие моделирования атмосферы и лабораторные эксперименты. В общем, всем сестрам по серьгам.

Результат налицо

Протокол в свои 30 лет успешно выполняет свою задачу: количество большинства озоноразрушающих веществ в атмосфере Земли уверенно падает с начала нынешнего века. Если Монреальский протокол будут соблюдать и дальше, к середине столетия мы вернемся к концентрациям, наблюдавшимся в 1980-е годы.

В последние годы благоприятные изменения затронули и собственно озоновый слой: о «первых следах исцеления» озонового слоя над Антарктикой в 2016 году в журнале Science написала группа ученых из MIT под руководством Сьюзан Соломон. По их данным, с 2000 года площадь дыры по состоянию на сентябрь уменьшилась на четыре с лишним миллиона квадратных километров — это примерно половина площади США.

Если дальше все пойдет такими же темпами, ученые считают, что к 2045—2060 годам озоновый слой тоже вернется к тому состоянию, в котором он был в 1980-е годы.

Новая борозда для старого коня

После принятия Монреальского протокола на смену «старым» хлорфторуглеродам пришли «новые» гидрофторуглероды (ГФУ) — аналогичные по свойствам, но безопасные для озонового слоя соединения. С ними, правда, пришла новая напасть: ГФУ — мощные парниковые газы. Их выбросы растут на 10−15% в год, в первую очередь из-за распространения кондиционеров — это очень быстро по сравнению с другими парниковыми газами вроде углекислоты или метана.

Оказавшись в ситуации «не понос, так золотуха», страны стали думать, что с этим делать. Международные соглашения по проблемам изменения климата — Киотский протокол и Парижское соглашение — куда менее строгие и большими успехами пока похвастаться не могут. Поэтому пошли по проторенному пути: в 2016 году страны — участницы Монреальского протокола — договорились распространить его и на ГФУ.

Вообще-то, в этом случае протокол используют не по назначению: никакого вреда для озонового слоя гидрофторуглероды не несут. Однако механизмы его оказались настолько удобными, что страны согласились с 2019 года использовать именно их (а не, скажем, Киотский протокол), чтобы в очередной раз модернизировать промышленность и отказаться от опасных для атмосферы соединений.

Интересно, что пока страны почти 20 лет пытались договориться о том, как бороться с изменением климата, Монреальский протокол делал свое дело: некоторые соединения, попадавшие под его ограничения, были также и парниковыми газами, и их выбросы сильно снизились (местами уже до нуля). Жаль, конечно, что «именинника» нельзя приспособить для лечения гриппа и переработки мусора.

Ольга Добровидова

Городские технологии и индивидуальное домостроение – как это связано? Несмотря на то, что город до сих пор ассоциируется у нас с многоэтажками, именно здесь, в городах, разрабатываются строительные технологии, в том числе и для малоэтажного строительства.

Новосибирску в каком-то смысле повезло с тем, что у нас, действительно, есть специалисты, есть фирмы, занимающиеся такими вопросами: как строить индивидуальные дома, из чего строить, как эксплуатировать, на что ориентироваться, какие параметры учитывать прежде всего. Правда, известны они, скажем так, в «узких кругах», поскольку массовое (преимущественно – многоэтажное) жилищное строительство в нашем городе и в области по сию пору опирается на технологии советского периода, и ждать здесь чего-либо принципиально нового не приходится (кроме, разве что, некоторых «дополнений», связанных с ужесточением требований к теплозащите). А так, в целом, всё давно знакомо.

А как же быть тем, кто решился на строительство собственного дома, но при этом не желает идти проторенным путем (то есть, используя то, что было раньше), ориентируясь и на современные стандарты по энергоэффективности, и на экономию самого строительства? Где здесь получать необходимую информацию, куда обращаться? 

Отмечу, что в свое время в департаменте промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии г. Новосибирска рассматривалась идея создания в городе консультационного центра по малоэтажному строительству. Сама идея возникла под впечатление канадского опыта.

Так, нынешний глава департамента – Александр Люлько – в свое время (еще будучи депутатом городского Совета) специально посещал Торонто для изучения тамошних подходов к жилищному строительству.

В Канаде существуют подобные центры (содержащиеся за государственный счет), где граждане могут получить всю интересующую их информацию по строительству или покупке собственного дома. Казалось бы, почему не создать нечто подобное у нас? Ведь таким путем мы не только помогаем гражданам решить жилищную проблему, но и продвигаем все инновационные наработки в этой области, созданные нашими же, новосибирскими, специалистами. Причем, продвигать их можно далеко за пределы нашего региона. В принципе, вполне логично расширить и саму тематику, собрав в одном месте всю информацию по технологиям, востребованным не только в индивидуальном строительстве, но и в городском хозяйстве.

В каком-то смысле Международный форум-выставка «Городские технологии – 2017» дополнительно преследовал и эту цель. Таким путем мэрия пытается наладить диалог с новосибирскими разработчиками. И в свете сказанного совсем не удивительно, почему на форуме прозвучала тема индивидуальных домов. Так, один из участников форума – директор инновационно-внедренческой фирмы ООО «Силикон» Юрий Петеросон – доложил о технологиях строительства в Сибири сверхтеплоэкономичных «умных» домов.

Юрий Петерсон, пожалуй, - один из немногих разработчиков, посвятивших свою жизнь созданию технологии строительства доступного индивидуального жилья. Именно доступного! В кругах профессионалов он пользуется большим уважением, причем не только как специалист, но и просто как человек. По его мнению, принятый не так давно закон об энергосбережении пора наполнять конкретными техническими решениями и адекватными административными механизмами. Одно из таких технических решений как раз и было представлено. В чем его суть?

По словам Юрия Петерсона, на сегодняшний день Россия занимает уже пятое место по недоступности жилья. Если же выполнять закон об энергоэффективности традиционным путем, то есть путем увеличения толщины стен, то тогда жилье станет еще более недоступным.

В этом случае сами собой напрашиваются инновационные решения, где предполагается использовать новейшие материалы и конструкции, позволяющие сразу «убить двух зайцев»: снизить стоимость строительства и повысить потребительские качества жилья, в том числе – с точки зрения его энергоэффективности (что для Сибири, как мы понимаем, принципиально важно).

Основой такого инновационного малоэтажного строительства Юрий Петерсон считает легированные пеноматериалы, которые лучше всего, по его мнению, подходят именно для сибирских условий. Сырьевая база для них практически не ограничена. Это могут быть и пластмассы, и минералы и даже металлы. Низкая теплопроводность позволяет не только снизить потребление тепла, но и повысить акустический комфорт благодаря хорошим звукоизолирующим свойствам таких материалов. Кроме того, они легко обрабатываются, а при использовании легирования заметно повышаются их физические характеристики. Вдобавок ко всему, как и любой инновационный продукт, легированные пеноматериалы имеют значительный резерв по их дальнейшему усовершенствованию и удешевлению.

Не трудно догадаться, что здесь в каком-то смысле идет речь об альтернативе так называемым «канадским технологиям». В свое время – примерно лет десять назад – тема «канадских домов» была очень модной для нашей страны. Но практика показала, что высокопроизводительные домостроительные канадские линии в наших условиях почему-то «не пошли». Данному обстоятельству не стоит удивляться, если учесть, что канадский деревянно-каркасный дом проектируется и рассчитывается по аналогии с автомобилем. То есть это настоящий «Дом-машина», о котором когда-то говорил Ле Корбюзье. Однако наша домостроительная практика серьезно отличается от указанных «технократических» подходов, и чтобы канадские технологии в нашей стране состоялись так же, как и в Канаде, нам придется всё делать исключительно по-канадски. То есть создать соответствующие технологические регламенты, сделать детальные расчеты домов под имеющееся оборудование, провести соответствующие испытания в реальных условиях, подготовить под строительные площадки всю инженерную инфраструктуру, предусмотреть механизмы государственной ипотеки, и только тогда уже запускать строительный конвейер.

В отличие от «канадских домов», дома из легированных пеноматериалов уже построены и испытаны, о чем как раз и сообщил Юрий Петерсон. И для их строительства нет необходимости запускать большие домостроительные комбинаты, поскольку возведение индивидуальных домов из легированных пеноблоков осуществляется с помощью мобильных установок, размещаемых прямо на строительной площадке. Один такой опытный дом был построен в поселке Колывань.

Материалом послужил легированный ячеистый фибробетон, обладающий высокими теплоизолирующими свойствами  - в шесть раз выше, чем у керамического кирпича. То есть, по уровню теплоизоляции полуметровая стена такого дома соответствует кирпичной стене в три метра толщиной! 

По словам Юрия Петерсона, благодаря высокой теплозащите расход энергоресурсов на отопление в построенном доме в 3-5 раз ниже, чем в обычных домах, построенных из кирпича или из дерева.  Если зима выдалась не очень холодной, отмечает Юрий Петерсон, для отопления дома вполне можно обойтись электричеством.

Но самый важный показатель, которого удалось добиться разработчикам, – это стоимость строительства. Для заказчиков один квадратный метр дома обошелся примерно в 15 тысяч рублей! Сегодня на рынке недвижимости Новосибирска цена одного квадратного метра выше как минимум в три раза. В принципе, при надлежащей работе государства по выделению земельных участков и обеспечения их минимальной инженерной инфраструктурой (а здесь достаточно электрических сетей), массовое индивидуальное строительство в Сибири недорогих энергоэффективных домов не заставило бы себя ждать.

Иначе говоря, наши разработчики уже вносят свой посильный вклад в решение жилищной проблемы на современном технологическом уровне. Власть же, как всегда, пока еще не спешит идти им навстречу.

Олег Носков

В США объявили лауреатов Шнобелевской премии, которая является пародией на престижную Нобелевскую премию. Шнобеля присуждают за сомнительные достижения, которые тем не менее заставляют задуматься о пользе науки.

В Гарвардском университете объявили лауреатов Шнобелевской премии-2017. Каждый из номинантов получит награду в 10 трлн зимбабвийских долларов. Произнося речь, лауреат должен был уложиться в минуту, по истечении которой восьмилетняя девочка произносила: «Пожалуйста, хватит. Мне скучно».

Самое забавное «открытие» сделал Марк-Антуан Фардин, которому досталась «заслуженная» премия по физике. Он продемонстрировал, что коты — это почти жидкость. Фардин сделал акцент на том, что кошки обретают форму емкости, в которой находятся, что похоже на поведение жидкости. Премию мира присудили команде, которая заявила, что игра на диджериду — музыкальном духовом инструменте австралийских аборигенов — позволяет избежать синдрома обструктивного апноэ (остановку дыхательных движений) во сне, а также избавиться от храпа.

Лучшими «шнобель»-экономистами назвали группу, которая выяснила, как контакт с крокодилом воздействует на тягу человека к азартным играм. Как оказалось, некоторые игроки воспринимали контакт с опасным хищником в качестве предчувствия своей победы. Премию по анатомии получил автор, который выяснил, что уши человека увеличиваются в среднем на 0,2 мм в год. Премия по биологии отошла ученым, выяснившим, зачем самцы и самки насекомых рода Neotrogla «поменялись» половыми органами. Оказалось, что пенисовидный отросток нужен самкам, чтобы удерживать самца во время спаривания.

Премия по гидродинамике отошла команде, показавшей, как нужно ходить с кофе, чтобы не расплескать его. Лучше всего придерживать чашку рукой сверху, а еще можно ходить задом наперед. Премию в области питания присудили ученым, доказавшим, что мохноногие вампиры — маленькие летучие мыши — не против человеческой крови. Вероятно, это стало следствием уменьшения числа птиц.

Награда в области медицины досталась группе ученых, просканировавших мозг и выяснивших, какие участки мозга ответственны за нелюбовь к сыру. Премия в области когнитивных наук досталась коллективу, который выяснил, что однояйцевые близнецы не всегда понимают, кого из них сами видят на фото. Акушерскую премию получили ученые, доказавшие, что плод активнее реагирует на музыку, проигрывавшуюся во влагалище беременной, а не возле ее живота. Эксперимент затронул 106 женщин.

Илья Ведмеденко

Ветвистоусых рачков обычно скопом «записывают» в дафнии или водяные блохи. На самом деле, они представляют целый отряд Cladocera, включающий сотни видов мелких ракообразных, населяющих самые разные водоемы нашей планеты – от небольших луж до глубоководных озёр и морей.

Ветвистоусые представляют кормовую базу для многих видов рыб. На многих рыбоводных заводах даже налажено их массовое разведение для откорма мальков. Кроме того, они фильтруют и очищают воду от водорослей. В общем, являются важным элементом экосферы многих водоемов. А еще они, подобно дрозофиле, нематоде и мыши, могут играть роль лабораторных животных в современных научных исследованиях.

На днях журналистов пригласили поучаствовать в эксперименте с участием рачков, проводимом сотрудниками Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск), Сибирского федерального университета и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

Толчком для него послужило еще одно замечательное свойство ветвистоусых: они легко переносят токсические загрязнения, благодаря чему активно развиваются в городской среде. А теперь ученые изучают, каким образом рачки переносят воздействие радиационного заражения. И движет учеными не праздное любопытство. Исследование поможет прогнозировать степень влияния антропогенного воздействия на экосистему водоемов и выяснить масштаб ущерба для окружающей среды (в том числе, для людей, проживающих в непосредственной близости и использующих эти источники воды).

– Известно, что многие годы шахтеры брали с собой клетку с канарейкой, - напомнил собравшимся руководитель Отдела радиационных исследований и радиационной безопасности ИЯФ СО РАН Михаил Петриченков. – Птичка служила своего рода живым «индикатором» для раннего обнаружения накопления рудничного газа. Канарейки очень чувствительны к газам, в том числе метану и угарному газу, и гибнут даже от незначительной примеси его в воздухе.

И если она внезапно начинала проявлять признаки беспокойства или падала, люди поспешно покидали выработку. Так было спасено множество жизней. Сегодня радиационные технологии применяются все шире, мы, конечно, все надеемся, что обойдется без аварий и утечек. Но надо быть готовым к любым ситуациям. И здесь нам могут пригодиться, в том числе, и такие живые индикаторы, с помощью которых можно будет обнаруживать скрытые (под водой) источники радиационного заражения и оценивать их опасность.

Ученые намерены оценить «качество жизни» рачков после облучения комплексно: сначала установить воздействие радиации на опытные группы животных, а затем проследить за несколькими поколениями их потомства.

Ранее в ИЯФ впервые получили данные о том, как влияет радиация в разных дозах на жизненный цикл рачков, в том числе, на их способность размножаться после облучения. Летальной дозой для них оказались 100 грей (человек гарантированно погибает от дозы в десять раз меньшей), а репродуктивные возможности начали снижаться на рубеже 40 грей.

В ходе этого эксперимента облучению в разных дозах (от 40 до 100 грей) подверглись пробирки с отложенными яйцами рачков. И вновь рачки продемонстрировали редкую живучесть – потомство появилось во всех группах, хотя те, что получили максимальную дозу, двигались намного медленнее, да и численность их была ниже. Теперь за их жизнедеятельностью будут пристально наблюдать – отслеживать размеры, активность, возможность к производству потомства. Впрочем, ученые уже сейчас предполагают, что даже получившая максимальный «удар» популяция со временем восстановится. А учитывая, что цикл воспроизводства у рачков занимает несколько недель (что вместе с широкой распространенностью и делает их удобным объектом для экспериментов), проверить свои предположения на практике они смогут довольно скоро.

А еще анализ поведения популяции в зависимости от полученной дозы позволяет в будущем проводить «калибровку» этого биоиндикатора, повышать его точность. Это достаточно важно, поскольку воздействие таких источников радиации, как изотопы цезия (который достаточно широко применяется в промышленности), бывает очень сильным в непосредственной близости и резко падает по мере удаления.

Проще говоря, в случае попадания нескольких частиц в пруд, обследование дозиметром территории пляжа может показать безопасный уровень радиации, а уже через десяток метров будет находиться опасный очаг заражения, никем не обнаруженный. Тут на помощь и придут рачки, точнее – анализ их жизнедеятельности на основе полученной в подобных исследованиях информации.  Причем, в отличие от многих других сигнальных систем, человечеству не придется вкладываться в создание сложной инфраструктуры, отслеживающей этот вид антропогенного воздействия на нашу планету, – повсеместная распространённость и неприхотливость рачков сделают все за нас.

Наталья Тимакова