Персональная» оранжерея

Все попытки содержать в открытом грунте в условиях Центральной Европы изнеженные растения флоры тропических лесов кончаются неудачей: довольно быстро «чужеземцы» гибнут. Успешно выращивать такие растения можно лишь в оранжерее, которая позволяет создать более благоприятные, чем на открытом воздухе, температуру, влажность и освещенность. Почвенно‑климатические условия тропических лесов с их постоянно высокими температурами и влажностью резко отличаются от природных условий так называемых «умеренных» широт. Например, среднегодовая температура воздуха на Яве равна 25° по Цельсию, средняя температура самого холодного месяца, февраля, достигает 24,5°, а самого теплого, сентября, около 25,5° выше нуля. Для сравнения скажем, что средняя температура января в Мюнхене равна минус 1,5°, а июля – плюс 17,5°. Таким образом, перепад средних температур в экваториальном лесу между самым теплым и самым холодным месяцами года не превышает 1°, в странах же умеренного климата он составляет почти 20°. Аналогичная картина наблюдается и в отношении влажности воздуха, осадков, числа солнечных дней в году. Остается лишь удивляться тому, что мы называем наши средние широты «умеренными».

Таким образом, тропические растения, которые не переносят резких колебаний погодно‑климатических условий умеренных широт, могут нормально расти в европейском климате лишь под защитой оранжерей. Но на Земле есть немало мест, где существуют экстремальные условия обитания. Так, в пустынях перепады между дневной и ночной температурами воздуха нередко достигают 50° и более. Относительная влажность воздуха в течение суток изменяется здесь в пределах 70 – 80 процентов. Картину дополняют немилосердно палящие лучи Солнца. Но вот в южноафриканской пустыне Намакваленд обитает небольшое растеньице, сумевшее защитить себя от гибельного климата путем создания «персональной» оранжереи: это фенестрария (Mesembryanthemum rhopalophyllum). Уже само название растения [6]намекает на существование своего рода «тепличной конструкции», и это действительно так. На фото 3 изображен экземпляр растения, выращенного в Европе. Иные, чем на родине, условия освещенности и обогрева несколько изменили внешний облик растения. В естественных же условиях оно почти полностью погружено в почву. На поверхности остается лишь кончик толстого булавовидного листа. Подземное существования превратило этот вид в растение закрытого грунта. Почва, которая окружает фенестрарию практически со всех сторон, предохраняет ее от чрезмерного нагрева, высыхания и прямого воздействия солнечных лучей. Но любое зеленое растение нуждается хотя бы в минимуме света, причем этот минимум должен быть более или менее равномерно распределен по всему растению, а не сосредоточиваться в одном месте. С первого взгляда кажется, что фенестрария избрала именно последний, неблагоприятный вариант: она почти целиком скрыта в земле, лишь кончики листьев поднимаются над поверхностью почвы и оказываются на полном солнечном свету. В действительности же все обстоит иначе, поскольку каждый булавовидный скрытый в земле лист ее – это небольшая «тепличная конструкция». В кончиках листьев фенестрария отсутствует хлорофилл, они прозрачны, как стекло. Лучи света попадают внутрь растения, практически не ослабевая и не нанося ему никаких ожогов. Внутренность листа заполнена прозрачной тканью. Насколько она прозрачна, можно видеть на фото 4. На бумагу с текстом положен продольный срез листа фенестрарии. Сквозь его прозрачную сердцевину можно легко прочитать те буквы, которые находятся под срезом. Солнечные лучи, проходя сквозь водянистую ткань сердцевины листа, достигают изнутри его зеленых, лежащих под землей стенок. Содержащая хлорофилл фотосинтезирующая ткань располагается внутри листа на его непрозрачных стенках. Свет, попадающий в эту ткань из сердцевины листа, равномерно рассеян и ослаблен до оптимальной интенсивности. Кончик листа, «оконце», подобно обычному стеклу, отражает значительную часть ультрафиолетовых лучей. Свет же, попадающий внутрь растения, рассеивается там и довольно равномерно распределяется изнутри по стенкам листа, причем часть световой энергии поглощается прозрачной сердцевиной. Таким образом, фенестрария достаточно умело использует принцип «тепличной конструкции», но, хотя конечный результат один и тот же, все же имеется и существенное различие между оранжереей и растением. Назначение оранжереи – приспособить условия окружающей среды к потребностям растения‑чужеземца. Фенестрария же, используя те же средства, приспосабливает свои потребности к окружающим условиям. Иными словами, на одной стороне – конструктивное изменение окружающего мира, на другой – приспособление к нему.

Фото 3. «Оконное растение» фенестрария растет на своей родине, в Южной Африке, почти целиком под землей. Лишь небольшие «окошечки» по краям листа остаются на поверхности почвы. Сквозь них солнечный свет попадает внутрь растения.

Фото 4. Продольный срез мясистого листа фенестрарии положен на лист бумаги поверх напечатанного названия растения. Хорошо видны прозрачные части листа. Яркий солнечный свет проникает; сквозь «окошечко» (на рисунке справа вверху) внутрь растения, где равномерно рассеивается и достигает стенок листа, содержащих хлорофилл, с внутренней стороны.

Проблема отходов

Устранение отходов

Читателю, бесспорно, приходилось читать в газетах сообщения о том, что в каком‑то большом городе работники коммунального хозяйства, занимающиеся вывозкой мусора и бытовых отходов, на несколько дней объявили забастовку. В такие дни мусорные баки обычно бывают переполнены, а все, что не попало в них, валяется рядом, захламляя землю. Любое дуновение ветра поднимает в воздух и разносит по сторонам обрывки газет, клочки бумаги и грязные картонки, с грохотом гонит по дороге порожние жестяные банки. Вихрем кружится грязно‑сальная пыль. Въедливый, невыносимый смрад гниющих пищевых отходов вызывает тошноту.

Таков частный аспект проблемы отходов. Большую масштабность и остроту она обретает тогда, когда отходы накапливаются в течение не двух‑трех дней, а многих месяцев, лет и десятилетий. Трудно представить себе, какое огромное количество вещей имеет самое непосредственное отношение к нашей повседневной жизни, начиная от стержня для шариковой ручки и кончая автомобилем! Какое изобилие самых разнообразных предметов сходит каждую секунду с полностью автоматизированных поточных линий гигантских промышленных предприятий! Все, что сейчас мысленно встает перед вашим взором, – это все потенциальные отходы, отбросы, мусор. Завтра или послезавтра эти вещи придут в негодность или они вам больше не будут нужны, и вы их выбросите за ненадобностью: холодильники и детские коляски, канцелярские бумаги и отработанное масло, обувь и «вышедшие из моды» бронетранспортеры или даже целые здания. Буквально все произведенное нами вчера – сегодня отходы, а то, что мы вырабатываем сегодня, завтра пойдет на свалку. Свалки буквально «пожирают» ландшафт, отравляют грунтовые воды, превращаются в очаги новых эпидемий. Всемирная организация здравоохранения со всей серьезностью обращает внимание на то, что «над человечеством, все более усиливаясь, нависает угроза взрывоподобного распространения чумы», особенно реальная в условиях стремительного в наши дни роста городов. Во многих странах мира, и США не являются здесь исключением, количество крыс превышает численность людского населения. Эликсир жизни этих животных – отбросы. До тех пор пока человек не решит проблему ликвидации отходов, он не покончит с крысами, не устранит вероятность возникновения эпидемии чумы. [7]

Гораздо опаснее тех отбросов, какие свозятся на свалки, другие, вездесущие, но трудноустранимые: пыль, отработанные газы, сточные воды. Это уже не угроза будущему, а бич настоящего. Опасные отходы производства превращают реки, озера, моря в биологически мертвую среду, заражают пахотные угодья и пастбища, отравляют атмосферу. В центральной части Токио уже сегодня установлены специальные колонки, которые дают возможность жителю японской столицы, задыхающемуся в чудовищном смоге, получить за плату глоток свежего воздуха. Неужели подобные колонки станут обыденным явлением в жизни наших детей?

Данные последних лет ошеломляют. Например, в ФРГ ежегодно в атмосферу выбрасывается такое количество пыли и газообразных веществ, которое в расчете на одного жителя страны превышает вес бытовых отходов на душу населения. Чрезмерное загрязнение воздушной среды создают: 8 миллионов тонн высокотоксичной окиси углерода (угарный газ), 4 миллиона тонн не менее опасной для здоровья двуокиси серы, 4 миллиона тонн пыла и копоти, поражающих легкие и гортань, 2 миллиона тонн окислов азота и столько же углеводородов. Объем выброса в атмосферу дыма и копоти растет столь же высокими темпами, как и потребление электроэнергии, поскольку они – продукты сжигания твердого топлива. Почему же мы, люди, изготавливая те или иные вещи, заблаговременно не задумываемся над проблемой уничтожения отходов, проблемой, с которой нам неизбежно придется столкнуться, быть может, уже на следующий день?

Железо легко ржавеет, но предметы длительного пользования не должны покрываться ржавчиной, поэтому мы предпочитаем делать их из алюминия, а не из железа. Это разумно. Повышение долговечности изделия оправдывает более высокие издержки его производства. Но почему повсюду в мире для изготовления консервных банок, на которые прежде шла жесть, все шире начинают применять алюминий? На производство алюминия затрачивается в шесть раз больше энергии, чем на производство черных металлов. Несомненно, что по своему весу консервная банка из алюминия легче жестяной. Но на изготовление последней расходуется вдвое меньше энергии. А как известно, увеличение энергетических затрат в два раза означает не только удвоение темпов потребления энергоресурсов, но и возрастание вдвое объема загрязняющих веществ. Конечный же продукт по своей значимости никоим образом не оправдывает необходимость увеличения массы отходов, с одной стороны, и величины производственных издержек – с другой. Консервная банка сама по себе – предмет крайне эфемерный. На мусорных же свалках алюминиевые консервные банки «живут» едва ли не вечно. И совсем наоборот, ржавчина уничтожила бы нашу добрую старую жестяную банку за весьма непродолжительное время. Почему же, изготавливая те или иные вещи, мы заблаговременно не задумываемся над решением проблемы уничтожения отходов?

Фото 5. Отходы не только обезображивают ландшафт, они еще и опасны. Отработанное масло выброшенных на свалку автомобилей загрязняет и отравляет почвенные воды. Гниющие остатки пищи и нечистоты – благоприятная среда для появления полчищ крыс и источник возникновения эпидемий опасных заболеваний.

По сравнению с людьми растения ежегодно, на протяжении вот уже многих миллионов лет, создают во много раз большее количество отходов. Но их уничтожение происходит незаметно, без применения дорогостоящих вспомогательных технических средств и не загрязняет ни почву, ни воды, ни атмосферу. Отходы ликвидируются бесшумно, неприятные запахи не досаждают людям. В отличие от пластмассовых ведер, старых машин, превратившихся в металлолом, и железобетонных бункеров, которые достались нам в наследие от последней мировой войны, растительные отходы не лежат незыблемо годами, а, наоборот, разлагаются чрезвычайно быстро. И уже очень скоро растения вновь могут использовать возникшие продукты распада. В растительном мире оба процесса – образование отходов и их уничтожение – хорошо уравновешены. Равновесная же система в состоянии функционировать безгранично долго. Человек практически никогда не отдавал себе отчета в том, насколько рационален процесс становления и отмирания в природе. Если бы человек более прилежно учился у природы, он вряд ли создал бы столь несбалансированный механизм промышленного производства. В настоящее время процесс производства, несомненно, организован лучше, нежели процесс устранения отбросов. Даже то, что мы именуем переработкой и использованием отходов, вряд ли достойно называться так. Установки для сжигания мусора лишь превращают твердые отходы в газообразные, а водоочистные сооружения всего только трансформируют жидкие отбросы в твердые. Однако корень зла лежит намного глубже.

Если мы и впредь будем так же активно продолжать изготовлять в массовых количествах необходимые для нас вещи, не задумываясь в каждом конкретном случае над тем, каким образом мы могли бы в нужный момент и безболезненно от них избавиться (то есть устранять вещь вообще, а не отложить в сторону, хотя бы и на свалку), то в длительной перспективе уже никакая, даже самая щедрая, программа по охране окружающей среды не может стать основой радикального решения проблемы отходов в целом. Насколько односторонне наше мышление в отношении проблем производства материальных благ, насколько далеко наше сознание от понимания необходимости установления равновесия между процессами созидания и упразднения, весьма наглядно иллюстрирует тот факт, что до сих пор в нашем языке нет общепринятого термина для процесса «возвращения» созданных руками человека и отслуживших свой век вещей в исходные сырье и материалы, то есть процесса, идущего в направлении, обратном процессу производства. [8]Иная картина наблюдается в растительном мире. Здесь существует устойчивое равновесие между созиданием и разрушением, иными словами, система круговорота веществ, когда все то, в чем растение более не нуждается, немедленно «демонтируется», превращается в первичные элементы, которые тотчас повторно используются. Отходы в том смысле, в каком они знакомы нам, природе неизвестны. В мире растений практически нет резко выраженной границы между процессами становления и отмирания: созидание и разрушение постепенно и неприметно переходят друг в друга. Новообразование органов и распад не нужных более листьев, стеблей и цветков происходят в природе одновременно. Все синтезируемые в природе вещества легко и быстро расщепляются, а продукты распада утилизируются.

У вечнозеленых тропических деревьев и кустарником старые листья опадают после того, как появятся и достаточно окрепнут новые листья, но это не мешает последним хорошо развиваться: черешки стареющих листьев сильно прогибаются, опуская сам лист вниз, что уменьшает затенение молодой листвы. Интересно и другое. Прежде чем опасть, листья прямо на дереве желтеют и выцветают. Это явление характерно также для всех лиственных пород деревьев и кустарников умеренного климата. Выцветание листвы – внешний признак ее отмирания. Перед листопадом наблюдается отток из листьев я ткани стебля наиболее дефицитных соединений, прежде всего соединений, содержащих азот. Иными словами, растение перед тем, как сбросить ненужные листья – а это своего рода «отходы», – забирает из них наиболее пригодные для повторного использования строительные материалы.

Проследим за дальнейшей судьбой сброшенной листвы. В летнезеленых широколиственных лесах средней полосы опавшая листва довольно равномерным слоем устилает землю в течение всей зимы и первых весенних месяцев. Но это вовсе не бесполезный мусор, а ценнейшее средство защиты растений от неблагоприятных условий среды. Как садовник укрывает на зиму молодые растения соломенными матами или мешковиной, чтобы защитить их от холодных ветров и сильного теплового излучения, так и опавшая листва служит защитой травяному покрову. Но вот наступает весна, и растения возобновляют свой рост. Пришло время убирать маты с грядок. А что же происходит в природе? Разумеется, не в ее силах свернуть ковер из опавшей листвы, которым были на зиму покрыта земля в лесу. Но это и нежелательно, поскольку опад позволяет почве удерживать влагу и тепло в той мере, в какой это необходимо для прорастающих семян. Однако для роста молодых растений требуется освещение, и прошлогодние листья ведут себя так, как будто знают об этом: листва становится полностью проницаемой для лучей света, особенно той части его спектра, которая необходима для фотосинтеза. Максимальной проницаемости листья достигают в марте – апреле, как раз ко времени прорастания семян. Используя современную терминологию, мы можем сказать, что опавшие листья – это полезнейшие для окружающей среды отходы. Лишь после того как эти «отходы» выполнят; свою последнюю задачу – обеспечат всходы необходимой влагой в почве, – они будут окончательно переработаны почвенными бактериями, этими мельчайшими организмами, которым растительный опад служит пищей. В итоге образуется плодородный гумус (перегной). Трудно себе представить иной способ, который позволил бы с большой эффективностью использовать отходы.

Растения – гениальный потребитель отходов вообще, а не только тех отходов, которые тесно связаны с производством ими органического вещества. Исключительно быстро и без остатка бактерии перерабатывают животные отходы: экскременты, падаль. Так, полностью утилизируют птичий помет и многократно его используют поселяющиеся в кронах деревьев растения‑эпифиты. Эпифитов особенно много во влажных тропических лесах. То из них, чьи семена не имеют приспособлений к распространению ветром, «упаковывают» свои семена в сладковатую мякоть плодов, охотно поедаемых птицами, и они совершают путешествие по воздуху «зайцем», в желудке у птиц. Однако птичий желудок не в состоянии переварить семена с их твердой оболочкой, и они выводятся из организма птицы вместе с ее экскрементами. Не будь птичьего помета, семена не смогли бы удержаться на гладкой коре деревьев. Помет же надежно приклеивает семя к стволу и одновременно обеспечивает его необходимой влагой. Но и это еще не все. Молодое растение использует птичий помет в качестве очень ценного азотного удобрения. Таким образом, природа «умеет» в высшей степени рационально распорядиться своими отходами.

Как мы видим, отходы – это ценный, а в отдельных случаях даже жизненно необходимый продукт. В рубрике «Практическая охрана окружающей среды» международный журнал «The Plain Truth» («Горькая истина») поместил краткую статью о том, как небольшой городок Санти, расположенный на Тихоокеанском побережье США, решил проблему сточных вод. Один из разделов статьи озаглавлен: «Сточные воды – жизненно важное сырье». Вот что писал журнал по этому поводу:

«Комплексная обработка сточных вод, будь то путем естественного разложения их содержимого в почве или путем применения промышленных способов очистки, в конечном счете дает регенерированную воду плюс твердые компоненты, которые могут быть употреблены как питательные вещества, стимулирующие рост растений. Если природа перерабатывает содержащиеся в сточных водах примеси биологическим путем и возвращает их в почву, то в Санти применяются технические средства, которые позволяют выделить из воды весь плавающий мусор и любые взвеси.

На первых порах перед муниципалитетом города стоял вопрос: допустимо ли вообще в больших количествах очищать сточные воды с целью сделать их пригодными для повторного использования? В ходе тщательного изучения всей имевшейся информации выяснилось, что сточные воды не столь уж и бесполезный продукт. Содержащиеся в них твердые вещества оказались ценным средством для восстановления структуры почвы и неплохим удобрением, пользующимся спросом у фермеров. Разумеется, прежде сточные воды должны быть освобождены от тяжелых металлов и некоторых других промышленных отходов. Однако даже самая современная технология очистки пока не в состоянии удалить из воды подобного рода загрязнители. Поэтому сточные воды, содержащие примеси, которые биологически неразложимы, должны проходить специальную обработку.

Поскольку, с одной стороны, ухудшение биологического состояния окружающей среды вынуждает предпринимать определенные шаги, а с другой – существует опасение увеличения стоимости мер по обработке сточных вод, большинство современных городов проводят лишь предварительную механическую очистку, а оставшуюся воду сбрасывают затем в близлежащие ручьи, реки и крупные водоемы, где за счет чистой воды концентрация загрязнений в стоках уменьшается. Такой метод очистки сточных вод называют способом первичной обработки. В подавляющем числе городов применяется именно этот метод.

Весьма немногочисленны общины, учитывающие то последствия, которые для других людей может иметь их деятельность. В таких обыденных делах, как удаление сточных вод, человек очень редко следует золотому правилу, почерпнутому из кладезя народной мудрости: „Не делай ничего плохого другим, если не хочешь, чтобы тебе причинили то же самое“. К большому сожалению, очень часто человек придерживается иного правила: „Если тебе причиняют зло, отвечай тем же“.

В наши дни с подобным подходом приходится сталкиваться почти повсеместно. Например, Нью‑Йорк, этот переполненный людьми город‑гигант, насчитывающий миллионы домашних хозяйств и огромное число крупных промышленных предприятий, сбрасывает свои сточные воды через Гудзон в открытое море. Могучая Миссисипи выносит в Мексиканский залив десятки и сотни тонн гниющих, зловонных промышленных и бытовых отбросов. Впрочем, европейские реки и водоемы ненамного чище американских, несмотря на многочисленные кампании в защиту окружающей среды. Как видим, загрязнение окружающей среды отходами производства и быта оказывается той жестокой реальностью, с которой вынуждено считаться все человечество.

Какими же достоинствами обладает проект Санти?

Во‑первых, он запрещает загрязнение водной среды и делает все для того, чтобы люди, живущие ниже по течению, не мирились более с тем, что ухудшается качество используемой ими воды и наносится ущерб их здоровью. Во‑вторых, он предусматривает снабжение города регенерированной водой, что особенно важно, поскольку в мире все более остро ощущается нехватка чистой воды.

Проект Санти считается сегодня образцом для подражания при создании очистных сооружений. Каждый день здесь обрабатывается почти 8 миллионов литров сточных вод. В городе устранена всякая вероятность загрязнения природных водоемов, а регенерированная вода используется в самых разнообразных целях. И последнее, обработка сточных вод означает одновременно производство воды требуемого качества.

С проектом Санти познакомились специалисты из более чем 40 стран. Он действительно достоин подражания и может заинтересовать любой город или общину, которые поставили перед собой задачу улучшить качество водоснабжения и искоренить причины загрязнения окружающей среды».

То исключение из общих правил, которое столь высоко оценивается в данной статье, в растительном мире представляется делом само собой разумеющимся: любое естественное загрязнение водной среды ликвидируется тоже естественным путем. Водные растения и бактерии осуществляют биологическую обработку чуждых для водоема загрязняющих веществ. Продукты разложения попадают в почву. Образцы того, как должны быть организованы подготовка воды и ее повторное использование, природа демонстрирует нам на примере тропической лианы дисхидии, с которой читатель может познакомиться поближе в разделе «Губки, вакуумные насосы и электростатика».