Чтение онлайн

Ученые и натуралисты писали о структуре снежинок и до Бентли, но тогда авторов занимало не столько их разнообразие, сколько шестиугольная форма. Считается, что в 1610 году Иоганн Кеплер (знаменитый множеством открытий, в частности о том, что планеты обращаются по орбитам в форме эллипса, а не окружности) первым задал вопрос: почему, когда начинает идти снег, первоначальная форма снежинок всегда соответствует шестиконечной звезде? Не знаю, есть ли ответ на него сегодня, но уверен, что такая конфигурация как-то связана с наиболее экономичным способом расположения молекул в кристалле, когда тот образуется в воздухе, где ничто не мешает ему расти в любых направлениях.

В 17 лет Бентли объединил микроскоп с новым устройством – фотоаппаратом, надеясь исполнить свою мечту и запечатлеть красоту снежного кристалла на снимках. Каким-то чудом его отец согласился заплатить сотню долларов за детали, из которых можно было собрать простенькую камеру. Бентли неделями упорно экспериментировал, и вот 15 января 1885 года в дровяном сарае семейной фермы ему удалось проявить первую в мире микрофотографию снежинки.

Наконец Бентли захотелось показать свои снимки кому-то, кто мог бы оценить их по достоинству, и он отправился за 15 километров от дома, в Вермонтский университет в Берлингтоне, чтобы встретиться с профессором Джорджем Генри Перкинсом, биологом и экологом, который уже долгое время здесь преподавал. Профессора Перкинса поразило качество работ Бентли, и он сказал, что тому обязательно нужно написать о них и показать свои снежинки миру. Бентли вернулся домой и попробовал писать, но с досадой бросил это дело. Он снова обратился к Перкинсу с просьбой составить подписи к фотографиям, и в 1898 году в журнале Appletons’ Popular Science Monthly [7] появилась статья под названием «Исследование снежинок» авторства У. Бентли и Дж. Перкинса. Перкинс, будучи не только ученым, но и джентльменом, писал, что, хотя статью по заметкам и снимкам Бентли составил он, «все факты, теории и иллюстрации выросли из работы и неустанных исследований [Бентли]».

С этой статьи началась карьера Бентли, который посвятил снежинкам всю жизнь. По-видимому, публикация также помогла ему преодолеть сложности с письмом. Бентли написал еще 50 популярных и специальных работ о снеге, которые в 1931 году, в год смерти автора, увенчала книга «Снежные кристаллы» (Snow Crystals), где было опубликовано более 2500 из его пяти с лишним тысяч снимков.

Образование снега только начинается с кристалла. Снежинки часто состоят из сотен кристаллов, столкнувшихся друг с другом по пути из облака вниз. Какого размера получится падающая снежинка, зависит от множества факторов, в том числе от количества кристаллов в облаке, расстояния, которое они пролетят, и температуры. В начале зимы обычно образуются самые крупные снежинки. Позже, при более низкой температуре, кристаллы льда, которые сеют облака, соединяются друг с другом хуже. На морозном воздухе они становятся ломкими, постоянные столкновения по пути вниз повреждают и рушат их замысловатую красивую структуру. Лучики кристаллов обламываются, и тогда снег состоит из их крошечных осколков. Ветер несет фрагменты кристаллов, которые продолжают разрушаться, а на земле прочно соединяются в плотную решетку, при достаточно низкой температуре – около –30 °C – приобретающую структуру и внешний вид пенопласта. И ходить по снегу в сильный мороз все равно что ходить по пенопласту. Снег в этом состоянии можно нарезать плитами – люди веками строили из таких плит зимние жилища.

Плотный снег – прекрасный изолятор. Иглу отлично удерживает тепло от небольшой масляной лампы и человеческих тел, не выпуская его в бездонный теплоприемник – небо над снежной крышей. Ветер не проникает за стены, а в то же время кислород и углекислый газ свободно циркулируют через толщу снега и входной коридор. Коридор позволяет снизить конвекцию, например от ветра, а у входа инуиты устраивают препятствие – возвышение, которое не впускает стелющийся по земле холодный тяжелый воздух. Обычно это возвышение покрывают шкурами северного оленя.

Многие птицы, от сероголовых гаичек [8] и до белых куропаток и воротничковых рябчиков, тоже укрываются по ночам в снегу, закапываясь в него и устраивая похожие на иглу подснежные убежища. Порой птицы оставляют явные свидетельства того, что провели в своем снежном укрытии довольно много времени: только в одной подснежной камере белой куропатки вблизи Барроу на Аляске я насчитал более 70 фекальных комочков, а в лесах Мэна постоянно нахожу не меньше 30 комочков там, где ночевал воротничковый рябчик. Птица часто остается в укрытии и в дневное время: в холодные снежные дни бывает, что она вспархивает у меня из-под ног даже в полдень.

Похоже, многих северных птиц снег, особенно первый снегопад в году, приводит в возбуждение. И вороны, и белые куропатки заметно оживляются, начинают кататься, скользить и купаться в рыхлой, еще не утрамбовавшейся массе снежинок. Птицы из семейств совиных, врановых, вьюрковых, синицевых и корольковых тоже принимают снежные ванны (Thaler, 1982).

Воротничковый рябчик вырыл в снегу нору, чтобы переждать ночь или непогоду

В среде обитания многих северных животных снег – явление постоянное, так что те к нему хорошо приспособились и стали от него зависимы. Пожалуй, ни у кого эта зависимость не выражена настолько сильно, как у американского зайца-беляка [9] . Его следы совершенно не пропорциональны размерам тела. Распределение нагрузки по обширной стопе позволяет зайцу ходить, прыгать и бегать, почти не погружаясь даже в самый мягкий снег. В результате чем больше рыхлого снега накопилось за зиму, тем легче зверьку добраться до пищи – свежих веточек мелких деревьев и кустарников. Получается, что веточки питают зайцев, а те перерождаются в лисиц, рысей, илек, ласок, виргинских филинов, ястребов-тетеревятников и краснохвостых сарычей. И все же, несмотря на то что зайцы быстро «перерабатываются» и преобразуются в новые живые организмы, их популяция сохраняется благодаря хитростям, позволяющим выжить отдельным особям, и легендарной способности к размножению (самка зайца приносит помет до четырех раз в год, в каждом помете до восьми детенышей, которые рождаются с мехом и почти сразу готовы бегать, а вскоре и давать потомство).

Как бы активно ни размножались зайцы, хищники быстро подчистили бы их поголовье, если бы не маскировка. Американский беляк, которого по-английски также называют varying hare – «переменчивый» заяц, как и беляк Евразии, зимой переодевается из коричневатого в чисто-белый мех. Однако следует понимать, что чем лучше маскировка работает в одно время года, тем хуже она для другого, поэтому, чтобы успешно провернуть этот трюк, зайцу нужно очень точно угадать время. Трудно правильно подобрать момент, когда пора становиться белым или коричневым, потому что на смену шерстки уходит не меньше месяца, а снегопад может преобразить все вокруг за несколько минут. Само по себе время линьки у зайца определяется продолжительностью дня, но в целом оно должно быть связано с периодом, когда земля в среднем бывает покрыта снегом. По тому, в какой момент приспособленные к местной среде зайцы под управлением генетических механизмов меняют окраску, можно понять, как распределялось время появления снежного покрова в прошлом, потому что зайцев не того цвета съедают первыми, и их мясо перерабатывается, чтобы питать уже новую жизнь – жизнь хищника.

В лесах на западе штата Мэн почти все зайцы белеют к концу ноября, когда обычно устанавливается постоянный снежный покров. Но в некоторые годы первый снег запаздывает, и на все время задержки зайцы оказываются на виду, как если бы их пометил флуоресцентной оранжевой краской охотник. Впрочем, через несколько минут после того, как пойдет снег, они станут почти невидимы. Не думаю, что зверек знает, видно ли его: мне встречались совершенно белые зайцы на бурой земле, которые не предпринимали никаких явных усилий, чтобы спрятаться. Но возможно, в их поведении все же возникают какие-то изменения, чтобы компенсировать неспособность точно подстроить время линьки под снегопады. Так, обычно в лесах Западного Мэна после ранних снегопадов в конце октября – начале ноября заячьи следы мне почти не встречаются, хотя в декабре в том же году и на том же месте их будет полно. Сначала я подозревал, что беляки мигрируют, пока однажды в ноябре не взошел на холм Маунт-Болд недалеко от своего домика. Заяц может забраться туда за считаные минуты. Среди елей вблизи вершины я неожиданно обнаружил множество заячьих следов и задумался, не могут ли животные после линьки уходить повыше, туда, где снег появляется раньше, а вниз спускаться позже, когда первый снег выпадет на болотах, которые они предпочитают в качестве мест обитания.

В марте белый пушистый зимний мех у зайцев начинает выпадать, и его снова сменяет коричневая летняя шерстка. Золотоголовые корольки пользуются тем счастливым совпадением, что зайцы меняют мех именно в это время, и собирают остатки их шерсти для утепления гнезд.

Чтобы выжить зимой, зайцу нужно не только хорошо прятаться, но при необходимости и убегать. В отличие от большинства животных, зимой зайцы остаются худыми, практически не накапливая в теле жир, потому что пища им почти всегда доступна и запасать энергию не обязательно. Легкость и большие лапы позволяют животному двигаться на снегу быстрее других. Если бегун хоть немного утопает в снегу, его это тормозит. В то же время лапы не должны быть слишком большими, чтобы ускорять, а не замедлять бег, и зайцы, вероятно, уже стали почти настолько легковесными и большелапыми, насколько возможно. При этом, если посмотреть на их следы в зимнем лесу, в глаза сразу бросается еще одна поведенческая особенность зайцев: зверьки ступают по следам друг друга и таким образом утаптывают снег, создавая проторенные трассы. Перемещаясь по этим тропам, заяц по пути подъедает веточки, а поскольку он хорошо знает дорогу, то получает преимущество перед любым хищником, который вздумает за ним погнаться.

Снег может быть и врагом. Мелкие животные порой оказываются заперты в подснежном пространстве (в снегу или под ним), если верхний слой покрова подтаял на солнце, а ночью замерз и затвердел. Рябчики, застревая под коркой наста, становятся добычей для лисиц. Землеройка, которая выбралась на поверхность наста и быстро не нашла ход обратно, вниз, где она снова будет в безопасности, может достаться хищнику или просто замерзнуть насмерть.

Белым медведям наст не страшен. Самки роют берлоги в сугробах и проводят там в зимнем сне полгода арктической зимы, рождая детенышей, которые в тепле и безопасности сосут материнское молоко. Студенты моего курса зимней экологии, подобно белым медведям и атабаскским охотникам, тоже устраивают временные укрытия в сугробах.

Каждую зиму я беру 10–13 студентов в свой лесной лагерь в Мэне, где мы живем в собственноручно построенном мной деревянном домике без электричества, зато с дровяной печью (в доме два этажа). Воду мы получаем из талого снега или носим из колодца неподалеку. Печем свой хлеб; ходит слух, что как-то жарили себе полевок. В первую неделю мы совершаем долгие прогулки по лесу без особой системы. Следующие две недели каждый ведет под моим руководством собственное исследование. Сложная часть настает, когда все возвращаются в университет на весенний семестр, анализируют результаты и пишут научные доклады.