Берндт Хайнрих - Зима: Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года

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] Американский научно-популярный журнал, в те годы выпускался издательством Appleton. 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 во́роны, 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] Американский беляк ( Lepus americanus ) мельче зайца-беляка Евразии ( Lepus timidus ), но многие аспекты биологии и экологии у них схожи. – Прим. науч. ред. . 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).