Тайна бронзового принца

Комаров С.М.
(«ХиЖ», 2016, №4)

Как, как птицы могли учуять примесь мышьяка в меди?! Работа лауреата Игнобелевской премии 2003 года по химии Юкио Хироси, который исследовал статую в городе Канадзава, явно неприятную для голубей, не дает ответа на этот волнующий вопрос.

pic_2016_04_16.jpg

Художник Е.Станикова


Принц Ямато Такэру, что означает «силач из дома Ямато», жил, согласно преданию, в I—II веках н. э., был сыном 12го правителя Японии Кейко-тэнно и отцом 14-го правителя Тюай-тэнно, прославился многими победами, объединил страну под властью ныне правящего дома и стал в конце концов божеством синтоистского пантеона. Его статуи стоят во многих уголках Японии. Одна из них и послужила объектом Игнобелевского исследования.

Ее воздвигли в 1880 году в парке Кенрокуен, одном из старейших парков страны, который создавался с XVII века трудами Даймё из дома Маэда, владевших Канадзавой при власти сёгунов. В 1874 году, во время реставрации Мэйдзи, когда была восстановлена власть императора и начались буржуазно-демократические реформы, парк открыли для публичного доступа, и вскоре жители города полюбили проводить там время. Вот и Юкио Хироси в детстве не раз бывал в этом парке, а зоркий глаз будущего исследователя приметил интересную особенность: в отличие от многих других статуй, эта не была испачкана пометом; птицы сидели на всех окрестных деревьях, памятника же избегали. Лет в восемнадцать он задал себе вопрос: отгоняет ли птиц магическая сила божественного принца или есть материальная причина? Половина ответа пришла спустя 45 лет.

За это время Юкио Хироси успел стать металловедом в университете родного города, где изучал разрушение металлических сплавов и делал их рентгеноструктурный анализ. В 1989 году его лаборатория приняла участие в реставрации статуи принца. Обследовав ее, Юкио Хироси в очередной раз отметил, что никаких следов птичьего помета на ней нет. А затем занялся своим основным делом — изучением химического состава. Тут его ждал сюрприз: статуя была отлита не из оловянистой или свинцовистой, а из мышьяковистой бронзы, которую из-за вредности этого легирующего элемента давным-давно перестали использовать. Содержание мышьяка в статуе принца оказалось высоким: 10% в среднем, при этом, видимо, из-за ликвации, то есть расслоения, которое случается при затвердевании больших отливок из легированных сплавов, в ногах мышьяка было 15%, а в голове — 2%. Получается, что статуя, ныне позеленевшая от патины, сразу после изготовления была разноцветной, ведь при малом содержании мышьяка бронза имеет красный цвет, а при большом — серебристый. Впрочем, скорее всего, мышьяк добавляли не для декоративных эффектов, а для повышения прочности сплава и снижения температуры плавления —у мышьяковистой бронзы она ниже, чем у оловянистой.

Узнав состав, Юкио Хироси вспомнил книгу по древней технологии, в переводе которой он недавно участвовал. По удивительному совпадению доставшаяся ему глава как раз была посвящена сурьме и мышьяку, и там было сказано, что мышьяк ядовит для птиц. Это позволило ему предположить: именно высокое содержание мышьяка отпугивает пернатых вандалов.

Для ее проверки исследователь отыскал составы сплавов, из которых сделаны некоторые другие памятнике, и выяснил, что мышьяка в них мало, не более 2%. Тогда он провел эксперимент: отлил, соблюдая меры предосторожности, образцы мышьяковистой бронзы и окружил ими кормушку для птиц. И точно, птицы пугались и к корму близко не не подлетали — что вороны, что голуби.

Об этом исследовании прознали корреспонденты местной газеты, «Дейли Иомури», и публикация вызвала бурный интерес.

Еще бы, ведь птицы — это не только сладкоголосое пение или борьба с насекомыми-вредителями. Это еще и помет, загрязняющий улицы, дома , машины и одежду прохожих. А в аэропортах птицы — источник серьезной опасности: попав в двигатель, они могут вызвать авиакатастрофу. Чтобы прогнать их, используют разного рода отпугиватели, в том числе покрывают специальными веществами крыши и подоконники, а также заграждения, например лес из шипов на горизонтальных поверхностях. Некоторые аэропорты даже заводят с этой целью хищных птиц, а, например, в аэропорту Пизы применяют еще и административные меры к птицелюбам: за кормление голубей там выписывают штраф.

Поэтому все, пострадавшие от птиц, и потянулись в лабораторию Юкио Хироси. Особенно ему запомнилось, как к нему пришел знакомый предприниматель, плечи которого были покрыты птичьими испражнениями —очень уж много голубей поселилось возле его офиса. Чтобы помочь всем этим людям, Юкио Хироси предложил было использовать мышьяковистую бронзу для отделки мест на зданиях, которые полюбились птицам. Увы, эта затея провалилась. Как только пожарные услышали, что мышьяк при нагревании выше 1000ºС быстро улетучивается из сплава, они наложили свой запрет. Видимо, дурная слава мышьяка оказалась слишком сильна, и никто не задумался о том, что этот элемент широко распространен в природе: он содержится в любой питьевой воде, придает особый аромат армянскому коньяку, он же входит в состав таблеток от прыщей, используется в стоматологии. То небольшое количество мышьяка, что могло бы улететь в атмосферу из бронзовых пластинок при пожаре, вряд ли было бы сильной добавкой к имеющемуся фону.

Сам Хироси пытался убедить оппонентов в безопасности предлагаемого решения: он бросил бруски выплавленной им бронзы в аквариум с рыбками данио и доказал, что спустя месяц те ничуть не пострадали и содержание мышьяка в воде не увеличилось. Это не помогло — интересный способ устрашения птиц не прошел.

Впрочем, возможно, дело было все-таки не только в мышьяке. В 2011 году Хироси подал заявку на изобретение материала для отпугивания: покрытие из мышьяковистой бронзы с добавками радия. Про то, есть ли радий в статуе принца, Хироси ранее не рассказывал, однако при поиске ответа на вторую часть вопроса — отчего же птицы боятся металла с мышьяком — он больше апеллировал не к их чутью, а к гипотетической способности видеть в другом диапазоне и, в частности, фиксировать потоки ионов.

pic_2016_04_17.jpg

Художник Е.Станикова

В принципе, независимо от того, нашел ли Хироси радий в статуе принца или нет, ход его мысли понятен: для металловеда сама по себе постановка вопроса — испаряется ли мышьяк из бронзы — кажется абсурдной. Конечно, термодинамика предписывает выравнивание концентраций вещества, но металл — это такая энергетически выгодная система при нормальных условиях, что мышьяк если и испаряется из него, то в ничтожном, пренебрежимо малом количестве. Более того, если бы такое испарение было хоть сколько-нибудь значимым, за тысячелетия мышьяк исчез бы из любой бронзы, однако археологи находят древние бронзовые предметы с высоким содержанием мышьяка. А если испарение несильное, то с чего птицам бояться памятника? Более того, есть данные в пользу того, что мышьяк им скорее безразличен. Большая проблема — мышьяк в дичи, то есть в птицах, которых добывают охотники. Источник его прекрасно известен: это пестициды, содержащие, скажем, метанарсонат натрия, которыми опрыскивают леса для борьбы с короедом. Очевидно, что остаточного мышьяка в таком препарате заведомо больше, чем может испариться из памятника. Исследования показывают, что, например, дятлы хотя и без особого аппетита, но поедают личинок, в тканях которых содержится этот элемент. Ив организмы дятлов порой попадает столько мышьяка, что орнитологи даже опасаются за их здоровье. Странно получается: птицы не очень-то переживают, если полакомились личинками с мышьяком, а вот призрачного запаха от памятника пугаются. С другой стороны, известно, что мышьяк может воздействовать на электрические свойства; его способность менять цвет меди видна невооруженным глазом. А если еще предположить, что от принца летят потоки ионов, — то кто знает, что может померещиться птицам, смотрящим на статую? Ответ на этот вопрос могли бы дать только специалисты по физиологии птичьих органов чувств.

Статую принца исследовали в конце 90-х годов. Казалось бы, важная народнохозяйственная задача — поиск материала для кровли, который отпугивает птиц; интереснейшая научная тема — как птицы чувствуют мышьяк в бронзе и почему он для них неприятен. И что же? Орнитологов совершенно не заинтересовала находка металловеда. Анализ базы данных научных публикаций на связь «птицы + мышьяк» выявил лишь огромный массив информации по накоплению мышьяка в тканях птиц, никаких исследований по раскрытию загадки статуи Ямато Такэру проведено не было. За четверть века существования загадки! Почему так?


Ответ на этот вопрос можно почерпнуть из книги профессора Шеффилдского университета Тима Биркхэда «Чувства птиц: что значит быть птицей». Вот что он пишет:

«Изучение чувств —в том числе и чувств птиц — имеет весьма запутанную историю. Несмотря на обилие описательных данных, собранных за несколько столетий, биология чувств птиц никогда не была популярной темой исследований <...>

Когда я писал эту книгу, я связался с несколькими отставными биологами, изучавшими чувства птиц, и был удивлен, выслушав от всех одну и ту же историю: “Когда я проводил свои изыскания, никто ими не интересовался или никто не верил в то, что мы обнаруживали”. Один исследователь сказал мне, что вся его карьера была посвящена биологии чувств птиц, и, кроме одного случая, когда его попросили написать статью для энциклопедии, полученные им данные никогда никого не интересовали. Выйдя в отставку, он сжег все свои бумаги... Другие говорили, что не раз собирались написать учебник по чувствам птиц, но не смогли найти издателя. Я и представить себе не могу, что значит посвятить свою жизнь области исследования, которая интересует лишь несколько человек на планете <...>

Непонимание того, что и как чувствуют другие существа, может привести к серьезным ошибкам. Так биологи, изучающие поведение птиц, судят о том, моногамны они или полигамны, по наличию полового диморфизма в окраске. Однако свое суждение они выносят на основании данных, которые предоставляет человеческий глаз. Мы же теперь знаем, что глаза птиц иные — они видят ультрафиолет. Когда изучили окраску птиц с учетом этой, невидимой человеком, части спектра, оказалось, что у многих видов, якобы лишенных полового диморфизма, самцы и самки окрашены по-разному! Поэтому чтобы понять поведение птиц, нужно осознать, в каком мире они живут. Мы же лишь начинаем узнавать, например, что у многих птиц столь же хорошее чутье, как у новозеландского киви, что многие обладают магнитным чувством, которое помогает им ориентироваться во время перелетов, и, что особенно интересно, птицы, как и мы, испытывают эмоции <...>

Философ Томас Нагель в своем эссе «Что такое быть летучей мышью?» (1974) сказал, что мы никогда не сможем это узнать. Нагель выбрал летучую мышь потому, что, будучи млекопитающим, то есть обладая схожими с нами органами чувств, она располагает дополнительным чувством — эхолокацией, — которого у нас нет, и поэтому нам не дано понять, как это чувство ощущается <...>


Что такое быть киви? Каково это — бродить в подлеске, в темноте, будучи почти слепым, но обладая идеальным обонянием и чувством прикосновения, несравнимым с нашим? Ричард Оуэн в 1830 году, глядя на маленькие глаза киви, на огромную область мозга, отвечающую за запахи, и почти ничего не зная о повадках птицы, предположил, что она полагается на обоняние. Предсказание Оуэна подтвердилось спустя сто лет, когда исследование поведения выявило хирургическую точность, с которой киви достает свою добычу из-под земли. Ставили такой опыт. В землю закапывали металлические трубки, в некоторые из них помещали кусочки мяса. Трубки наполняли землей, а сверху затягивали нейлоном, чтобы знать, какую трубку птица вскрывала. Оказалось, что киви никогда не ошибается — всегда вскрывает те трубки, где есть мясо. Выходит, что киви чует червяка сквозь пятнадцать сантиметров почвы!»

При подобном положении дел неудивительно, что окончательная разгадка тайны статуи принца еще ждет своих исследователей, способных перешагнуть междисциплинарные барьеры и посмотреть широко открытыми глазами на мир во всем его многообразии.

Разные разности

01.10.2018 12:00:00

…разновидность северного сияния под названием STEVE на самом деле вообще не северное сияние...

…найдены прямые и окончательные доказательства присутствия поверхностного водного льда в полярных областях Луны...

…чип, содержащий живые клетки дрожжей, поможет отслеживать суточные дозы облучения у сотрудников больниц, исследовательских лабораторий и АЭС…


>>
29.09.2018 10:00:00

У блокчейн-технологии есть существенный недостаток: ее защищенность базируется на том, что процедура проверки данных в цепочках блоков требует большого расхода энергии. При своем нынешнем объеме система потребляет энергии как целая страна.

>>
28.09.2018 17:30:00

Уже сегодня более двух миллиардов человек во всем мире регулярно употребляют в пищу насекомых. Все знают, что это ценный источник белка, витаминов, минералов и полезных жиров — самое время выяснить, есть ли в них что-то вредное.

>>
12.09.2018 18:00:00

Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследования арктического кратера на полуострове Ямал, выяснили причину его образования и открыли новое геологическое явление, ранее известное только для ледяных планет и планетоидов.

>>
07.09.2018 10:00:00

Сотрудник кафедры зоологии позвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова в ходе международной экспедиции нашёл и описал новый вид тонконогих чесночниц. Вид назвали Leptobrachium tenasserimense.

>>