Oct. 10th, 2016

olegchagin: (Default)
Read more... )
olegchagin: (Default)

Researchers at UC San Francisco have discovered a previously unknown mass migration of inhibitory neurons into the brain’s frontal cortex during the first few months after birth, revealing a stage of brain development that had previously gone unrecognized. The authors hypothesize that this late-stage migration may play a role in establishing fundamentally human cognitive abilities and that its disruption could underlie a number of neurodevelopmental diseases.

Most neurons of the cerebral cortex – the outermost layer of the brain responsible for advanced cognition – migrate outward from their birthplaces deep in the brain to take up their positions within the cortex. Developmental neuroscientists have long thought that most neural migration ends well before an infant is born, but the new paper — published Oct. 6, 2016, in Science — suggests for the first time that many neurons continue to migrate and integrate into neural circuits well into infancy.

“The dogma among developmental neuroscientists was that after birth all that was left was the fine wiring and pruning,” said Mercedes Paredes, MD, PhD, an assistant professor of neurology at UCSF and leader of the new study. “These results suggest there’s a whole new phase of human brain development that we had never noticed before.”

Massive Neural Migration after Birth Unveiled

The new study was a collaboration between the labs of co-senior authors Arturo Alvarez-Buylla, PhD, a UCSF professor of neurological surgery who specializes in understanding the migration of immature neurons in the developing brain, and in whose lab Paredes is a postdoctoral researcher, and Eric J. Huang, MD, PhD, a professor of pathology and director of the Pediatric Brain Tissue Bank at the UCSF Newborn Brain Research Institute.

Several recent studies – including work by Alvarez-Buylla and Huang – identified small populations of immature neurons deep in the front of the brain that migrate after birth into the orbito-frontal cortex — a small region of the frontal cortex just above the eyes. Given that the entire frontal cortex continues to expand massively after birth, the researchers sought to discover whether neural migration continues after birth in the rest of the frontal cortex.

The team examined brain tissue from the Pediatric Brain Tissue Bank using histological stains for migratory neurons. These studies revealed clusters of immature, migratory neurons widely distributed deep within the frontal lobe of the newborn brain, above the fluid-filled lateral ventricles. MRI imaging of the three-dimensional structure of these clusters revealed a long arc of migratory neurons sitting like a cap in front and on top of the ventricles and stretching from deep behind the eyebrows all the way to the top of the head.

“Several labs had observed that there seemed to be many young neurons around birth along the ventricles, but no one knew what they were doing there,” said Paredes. “As soon as we looked closely, we were shocked to discover how massive this population was and to find that they were still actively migrating for weeks and weeks after birth.”

To determine whether these immature neurons – which the researchers dubbed “the Arc” – actively migrate in the newborn brain, researchers used viruses to label immature neurons in tissue samples collected immediately after death and observed that Arc cells move inch-worm style through the brain, much as neurons migrate in the fetal brain.

Further histological studies of the cingulate cortex, a portion of the brain’s frontal lobe, show that Arc neurons migrate outward from the ventricles into the cortex primarily within the first three months of life, where they differentiate into multiple different subtypes of inhibitory neurons.

“It is impressive that these cells can find their way to precise positions within the cortex,” said Alvarez-Buylla. “Earlier in fetal development the brain is much smaller and the tissue far less complicated, but at this later stage it is quite a long and treacherous journey.”

Human Cognitive Abilities, Neurological Disease


Inhibitory neurons, which use the neurotransmitter GABA, make up about 20 percent of the neurons in the cerebral cortex and play a vital role in balancing the brain’s need for stability with its ability to learn and change. Imbalanced excitation and inhibition — particularly in circuits of the frontal lobe of the brain, which are involved in executive control — have been implicated in many neurological disorders, from autism to schizophrenia.

The new research suggests that inhibitory circuits in humans develop significantly later than previously realized. This postnatal migration is much larger than what is seen in mice and other mammals, the authors say, suggesting that it may be an important developmental factor behind the uniqueness of the human brain.

The first months of life, when an infant first begins to interact with its environment, is a crucial time for brain development, Huang said. “The timing of this migration corresponds very well with the development of more complex cognitive functions in infants. It suggests that the arrival of these cells could play a role in setting up the basis for complex human cognition.”

The researchers plan to follow up their study by exploring whether this migration of inhibitory neurons from the Arc to the cortex might be affected in the brains of children with neurological disorders such as autism, which has previously been associated with abnormal inhibitory circuitry in the frontal cortex.

“Trying to understand what makes human brain development so unique was what drove me to tackle this research,” said Paredes, who works with patients with epilepsy in her clinical practice. “If we don’t understand how our brains are built, we won’t be able to understand what is going wrong when people suffer from neurological disease.”

Other UCSF authors on the paper are David James, Hosung Kim, PhD, Jennifer A. Cotter, MD, Carissa Ng, PhD, Kadellyn Sandoval, David Rowitch, MD, PhD, and Patrick S. McQuillen, MD, PhD.

This work was sponsored by a generous gift from the John G. Bowes Research Fund. Alvarez-Buylla is the Heather and Melanie Muss Endowed Chair of Neurological Surgery at UCSF. Additional research funds were provided by National Institutes of Health research grants (RO1 HD032116-21, PO1 NS083513-02, R01EB009756, R01HD072074, 2R01 NS060896) and training grants from the NIH (MBRS-RISE R25-GM059298, K08NS091537-01A1) and from the California Institute of Regenerative Medicine (TG-01153 and TB1-01194), the Spanish Institute of Health Carlos III (ISCIII2012-RD19-016), a Rio Hortega fellowship (CM12/00014), Banting and FRS Canadian fellowships, the Economics and Competitivity Ministry of Spain (BFU2015-64207-P) and a Generalitat Valenciana grant (PrometeoII 2014-075).

Alvarez-Buylla is on the scientific advisory board and is co-founder of Neurona Therapeutics, which is developing stem cell technology for human clinical trials.

UC San Francisco (UCSF) is a leading university dedicated to promoting health worldwide through advanced biomedical research, graduate-level education in the life sciences and health professions, and excellence in patient care. It includes top-ranked graduate schools of dentistry, medicine, nursing and pharmacy; a graduate division with nationally renowned programs in basic, biomedical, translational and population sciences; and a preeminent biomedical research enterprise. It also includes UCSF Health, which comprises top-ranked hospitals, UCSF Medical Center and UCSF Benioff Children’s Hospitals in San Franciscoand Oakland – and other partner and affiliated hospitals and healthcare providers throughout the Bay Area.

Nicholas Weiler

olegchagin: (Default)

Each year tens of thousance of premature infants develop moderate to severe brain abnormalities. Newborn neurological injuries are the leading cause of mental retardation, developmental delay and spasticity (cerebral palsy) in the United States. As doctors save the lives of more and more premature infants, the number of newborns with abnormal brain function is increasing, yet no effective treatments exist.

Nearly 50% of premature babies will develop abnormal brain functions, and 15% of these will have such severe disabilities that lifelong care will be required. Compounding this growing problem, funding for newborn brain research remains scarce.

Responding to the public health crisis, UCSF Benioff Children's Hospital has established an ambitious program that is taking bold new approaches: the Newborn Brain Research Institute. Concentrating world-class medical talent and applying promising research, the Newborn Brain Research Institute is pioneering medical breakthroughs for newborns with neurological complications. The co-directors of the NBRI are Donna Ferriero, MD, a neurologist and leading clinical investigator in neurological problems of newborns, and David Rowitch, MD, PhD, a neonatologist and HHMI investigator whose laboratory research focuses on basic biological regulation of neural stem cells.

The Newborn Brain Research Institute's goal is to one day eliminate brain abnormalities in infants by unlocking the developing brain's innate ability to protect and repair itself. Already the program's leading-edge research has revealed that the developing brain can, in fact, heal itself.

In addition, the Newborn Brain Research Institute recently opening the country's most advanced clinical care for preterm and term newborns facing serious brain conditions.

Achieving Goals of the NBRI Through Translational Research

The NBRI fosters translational research, comprising multi-disciplinary effort that connects both basic scientists and clinical researchers integrated into the following thematic areas:


  1. Basic Neurosciences: For a comprehensive approach to newborn neurological disorders, we first need to understand basic principles of human brain development and stem cell biology. A team of lab-based researchers, led by Dr. David Rowitch, is applying cutting edge advances in the neurosciences to cerebral palsy (CP). Our ultimate goal is to be able to generate and test novel drugs for prevention of neurological injury.

    Learn more about NBRI Basic Research


  2. Research Neuropathology: To establish a basis for new therapies, we must understand the root causes of CP. UCSF is building a tissue bank to enable detailed investigation of the premature and full-term infant brain. Secondly, we wish to determine susceptibility factors that may put particular premature patients at high risk for developing CP, including analysis of both the genes (genome) and proteins (proteome) of patients and their families. Learn more about the UCSF Pediatric Neuropathology Laboratory


  3. Clinical Neurotherapy: To raise the standards of clinical care and facilitate implementation of clinical trials, UCSF founded the nation’s first Neuro-Intensive Care Nursery (NICN) in 2008, with specialized medical, nursing and imaging capabilities. We have plans to begin trials of novel neuroprotective drugs in the near future.

    Learn more about NBRI Clinical Research

    Learn more about PMD Clinical Trial


  4. New Therapies for Neuroprotection and Neurorepair: In 2007, UCSF began to offer clinical hypothermia (cooling therapy) for full-term infants at risk for brain injury. It may take many years to know how well a therapy works. Therefore, UCSF maintains a long-term follow up clinic, providing detailed assessment of patient outcomes as well as physical and occupational therapy and ongoing family support.

    More info on Hypothermia Treatment

olegchagin: (Default)

"Неустанно ищите факты, собирайте их в природе и в книгах, читайте хорошие учебники от доски до доски и, кроме того, книги, не входящие в программу. Изучайте свою специальность досконально, но не жалейте времени и на чужую...

...Счастливого пути вам, путешественники в третье тысячелетие!". Так писал в своем прощальном напутствии, обращаясь к тем, кому суждено жить и творить в XXI веке, Владимир Афанасьевич Обручев (1863-1956), ученый-геолог, выдающийся путешественник, писатель-фантаст, профессор -педагог, популяризатор геолого-географических знаний.

С детских лет он увлекся естественными науками и литературой о путешествиях, что поощрялось матерью, но не одобрялось отцом, прочившим сыну традиционную в роду военную карьеру.

Володя окончил Виленское реальное училище и поступил, выдержав большой конкурс, в петербургский Горный институт.

По окончании института по предложению профессора Ивана Васильевича Мушкетова, своего любимого учителя и старшего друга, отправился в Туркменистан - свою первую научно-практическую экспедицию для обследования пустынных песков, препятствовавших строительству Закаспийской железной дороги. В этом регионе молодому геологу пришлось побывать трижды. Завершил экспедиции Владимир Обручев представлением отчетов, в корне изменивших мнение специалистов о геологии этого края.

С 1880 года он становится главным геологом Сибири, откуда начинает свои знаменитые путешествия и исследования в Ленско-Витимском районе, Монголии, Китае, Даурии, Алтае, Джунгарии, Забайкалье.

Направления научных исследований Обручева разнообразны: песковедение и вечная мерзлота, образование лёсса и неотектоника, геология золота и происхождение нагорья вокруг Байкала ("древнего темени Азии").

В Центральной Азии им открыты четыре новых горных хребта, уточнено расположение трех известных хребтов, подробно обследовано несколько нагорий.

Только в центральноазиатских экспедициях на верблюдах, лошадях, мулах, пешком он преодолел около 14 000 км. За годы путешествий Обручев собрал коллекцию из нескольких тысяч геологических и палеонтологических образцов, ценные сведения по географии и этнографии исследуемых мест. Несмотря на основательную подготовку к каждой экспедиции, Владимир Афанасьевич нередко оказывался в экстремальных ситуациях, испытав жару пустынь и холод высокогорий, крутость перевалов и стремительность рек, скудость питания и неожиданные травмы, глухое бездорожье и тягостное безденежье, нападение воинственных тангутов и озверевшей собаки-волкодава. Чтобы обезопасить путешествия по Поднебесной, Обручеву приходилось прибегать и к маскировке - то облачаться в китайский костюм, то восседать в паланкине, запряженном мулами...

В течение многих десятилетий Обручев занимался также разведкой и поиском разных земных богатств - графита и угля, золота и меди, слюды и ртути, огнеупорных глин, минеральных источников, соленых озер. Доводилось ему искать даже мрамор для строительства столичного метро, бирюзу и лазурит для изготовления украшений.

В перерывах между путешествиями Владимир Афанасьевич обрабатывал экспедиционные материалы, работал над научными монографиями, писал вузовские учебники.

В 1898-1900 годах он выезжал за рубеж - в Австрию, Германию, во Францию, в Швейцарию, где участвовал в Международных географическом и геологическом конгрессах, знакомился с работой европейских геологических музеев, встречался с выдающимися геолого-географами современности - Э. Зюссом и Ф. Рихтгофеном.

Преуспел Обручев и на педагогическом поприще. В 1901 году он был приглашен на преподавательскую работу во вновь создаваемое Горное отделение при Томском технологическом институте. Почти 12 лет проработал в учебном институте корифей отечественной геологии.

С 1913 года и до Великой Отечественной войны Владимир Афанасьевич работал попеременно в обеих столицах - в Горной академии, в Геологическом институте, в Высшем совете народного хозяйства. В начале войны вместе с другими академиками эвакуировался в Казахстан (курорт Боровое), но на полпути, в Екатеринбурге, вышел из вагона и сделал "остановку" на два года, полагая, что здесь, на Урале, сможет принести бoльшую пользу для общей победы над врагом. Так оно и получилось. Хотя близилось его восьмидесятилетие, ученый-патриот выезжал на осмотр важных рудных месторождений, помогал в выборе оптимальных районов добычи крайне нужных полезных ископаемых, консультировал местных геологов.

Еще в конце 90-х годов XIX века Обручев "попробовал" себя в литературе для массового читателя - написал свою первую научно-популярную книгу. На основе дневниковых записей во время путешествий были напечатаны его интересные очерки "По Бухаре" и "Письма о путешествии по Китаю". С целью заинтересовать читателя главной наукой о Земле - геологией он пишет и выпускает научно-фантастические рассказы, романы "Плутония" и "Земля Санникова". Позднее выходят его повести - научно-историческая "Золотоискатели в пустыне" и научно-приключенческая "В дебрях Центральной Азии". (Эти две книги библиографы иногда ошибочно относят к научно-фантастическому жанру.)

В сороковые годы вышли еще две научно-популярные книги старейшины русских геологов: "От Кяхты до Кульджи. Путешествие в Центральную Азию и Китай" и "Происхождение гор и материков".

Для популярных периодических изданий - журнала "Природа" и других - Обручев подготовил около двухсот статей, рецензий, заметок различной тематики. С симпатией и теплотой он писал научно-биографические книги и статьи о своих коллегах, предшественниках и современниках - В. И. Вернадском, В. Л. Комарове, Г. П. Кропоткине, Г. Н. Потанине, Н. М. Пржевальском, А. Е. Ферсмане, И. Д. Черском и (в соавторстве с С. М. Зотиной) о Э. Зюссе.

За свою жизнь Владимир Афанасьевич опубликовал 25 000(!) страниц разного рода научных работ, художественных произведений, научно-популярных и научно-занимательных книг. И во всех чувствуется его стиль - добротный живой язык мастера-рассказчика и в то же время лаконизм, логика, последовательность большого ученого. Он был одним из пионеров использования документальной фотографии в науке. Биограф Обручева В. Д. Друянов назвал его рыцарем факта.

Мой родственник - геолог, бывавший в пятидесятые годы в гостях у Обручева, - рассказал об огромной картотеке с десятками тысяч названий первоисточников и аннотаций (книг, статей и пр.) по геологии и смежным наукам, собранной ученым за семьдесят лет. В этом безбрежном и бездонном океане информации хозяин в считанные минуты находил необходимое. А ведь компьютеров тогда не было!

Книги Владимира Афанасьевича переведены на десять иностранных языков, многие из них неоднократно переиздавались.

На протяжении жизни ученый не был обделен вниманием и властей предержащих, и научной общественности, хотя далеко не всегда его отношения с чиновниками, как с царскими, так и с советскими, были радужными. Он - академик, Герой Социалистического Труда, лауреат престижных премий, кавалер многих орденов - более других наград, степеней и званий дорожил золотыми и серебряными медалями, присужденными ему за работы в науке.

Имя Обручева увековечено в названии минерала обручевит и названиях восьми географических объектов Азии.

... С начала тридцатых годов Обручев вынашивал идею написать книгу по геологии - научно достоверную, занимательно-интересную и понятную всем любознательным читателям. Через десять лет такая книга - "Занимательная геология", ставшая любимым произведением ученого, была написана. Однако история ее издания оказалась непростой...

В 1944 году рукопись "Занимательной геологии" поступила в Госгеолиздат. Редакторы издательства не решились издавать в военное время книгу по одной из фундаментальных наук с таким "легкомысленным" названием. Несмотря на возражения автора - всемирно известного ученого, книга вышла как "Основы геологии", с "подсушенным" текстом, без любопытных примеров и т.п. Но на учебник (или учебное пособие) она тоже не "тянула". В таком виде книга издавалась еще дважды (в 1947 и 1956 годах), и лишь спустя 15 лет ей было возвращено первоначальное название и восстановлен текст, чего автор, к сожалению, уже не мог увидеть.

Читателям предлагается одна из глав (в сокращении) из книги Владимира Обручева "Занимательная геология" последнего издания.


Землю, твердую почву под нашими ногами, мы привыкли считать чем-то незыблемым, прочным. На ней мы возводим самые тяжелые сооружения, углубляя их фундамент тем глубже, чем они тяжелее. Поэтому, когда земля начинает колебаться под ногами так, что на ней нельзя устоять, когда раскачиваются большие деревья, трещат и на наших глазах разваливаются прочные здания, простоявшие десятилетия и более, когда трещины разрывают почву и из глубины ее раздается гул и грохот, как будто рушатся сами недра Земли, - человека охватывает ужас, он теряет голову, не знает куда бежать, где спасаться от грозящей гибели.

А между тем наша Земля содрогается постоянно. Точные инструменты обнаружили, что каждый год случается от восьми до десяти тысяч землетрясений, т.е. примерно одно землетрясение каждый час; в действительности их гораздо больше, т.к. две трети земной поверхности покрыто водой, на которой нет станций, записывающих все, даже слабые сотрясения почвы, да и на материках обширные площади таких станций не имеют. К счастью, в большинстве случаев землетрясения так слабы, что человек их не ощущает. Он начинает их замечать, когда вещи в доме уже потрескивают или стукаются друг о друга; но эти землетрясения еще безобидные. Немного сильнее те, при которых звенит посуда, качаются висячие лампы и стенные картины, дребезжат стекла в окнах; такие землетрясения уже тревожат нас. А когда начинает сыпаться штукатурка, падают разные предметы, останавливаются маятники часов, хлопают двери и в стенах появляются трещины, люди невольно выбегают из зданий, потому что чувствуют себя в большей безопасности на улице, чем в закрытом помещении, которое становится похожим на мышеловку или западню.

Таких землетрясений в течение года бывает несколько десятков, а еще более сильных, которые разрушают города и губят тысячи людей, - только единицы. Еще реже случаются катастрофические землетрясения, при которых в течение нескольких секунд погибает больше людей, чем от эпидемий или сражений.

Землетрясение проявляется на земной поверхности, но его очаг, т.е. область, где оно возникает, находится в недрах Земли, на большей или меньшей глубине, и сосредоточен в пределах плоскости или какого-нибудь пространства с неизвестными нам ограничениями.

Для упрощения вычислений принимают, что очаг представляет точку, называемую гипоцентром . Из него исходит ударная волна, распространяющаяся во все стороны и приводящая все частицы в упругие колебания, которые вместе с самой волной постепенно ослабевают с удалением от гипоцентра. На земной поверхности сотрясение всего сильнее в области, расположенной непосредственно над очагом: ее называют эпицентральной областью , а эпицентром - точки над гипоцентром.

С удалением во все стороны от эпицентра сотрясения чувствуются все слабее и слабее и, наконец, уже не ощущаются человеком, но записываются точными инструментами.

Изучение землетрясений составляет задачу особого отдела геологии, называемого сейсмологией (от греческого слова "сейсм" - сотрясение). Сотрясения, ощущаемые человеком, называют макросейсмами, а ощущаемые только инструментами - микросейсмами.

Сильные землетрясения обыкновенно начинаются одним или несколькими слабыми ударами, за которыми следуют после короткого или длинного промежутка времени один или несколько главных ударов, наиболее разрушительных; затем удары постепенно ослабевают и наконец переходят из макросейсмических в микросейсмические. В общем землетрясение может длиться несколько часов или целые сутки. Иногда известная область Земли испытывает сотрясения разной силы в течение нескольких дней, недель или месяцев.

Почти каждое землетрясение сопровождается звуковыми явлениями, которые производят сильное впечатление и внушают человеку ужас. Подземный гул то подобен глухим раскатам грома, то клокотанию кипящей воды, то грохоту тяжелого поезда или обвала, то свисту ветра, то визгу при полете снаряда, то взрыву. Звуки иногда опережают волну землетрясения, иногда отстают от нее.

Для изучения землетрясений используют специальные инструменты - сейсмографы. Они регистрируют землетрясение, отмечая время, силу и направление каждого удара в отдельности. Кривая хода землетрясения называется сейсмограммой . Она пишется на бумаге, заправленной в сейсмограф.

Хорошие сейсмографы регистрируют не только землетрясение, случившееся в той местности, где установлен инструмент, т.е. где находится сейсмическая станция или в ближайших окрестностях, но и самые отдаленные землетрясения и позволяют определить, на каком расстоянии от станции они случились, а также их силу.

Вопрос о том, на какой глубине находится очаг землетрясения, решается вычислениями на основании сейсмо-граммы. Грубый, но наглядный способ дает измерение трещин в стенах зданий. Определив наклон трещин к земной поверхности и проведя к ним перпендикуляры, можно найти очаг на пересечении последних на глубине с вертикалью, проведенной через эпицентр, или на пересечении перпендикуляров друг с другом.

Наблюдения показали, что большая часть землетрясений зарождается на глубине 50 км от земной поверхности, небольшая часть - на глубине от 50 до 100 км и лишь единичные землетрясения исходят с глубин до 300-700 км.

Область, наиболее пострадавшая от землетрясений, располагается вокруг эпицентра и называется плейстосейстовой областью. Размеры ее зависят не только от силы удара, но и от глубины очага.

Сила землетрясений определяется по их последствиям; по принятой в СССР шкале различают 12 баллов землетрясений: от незаметного до сильной катастрофы. (О градациях силы землетрясений см. "Наука и жизнь" № 5, 2005 г. Там же пояснено отличие классификации интенсивности землетрясений в баллах и по величине магнитуды по шкале Рихтера. - Прим. ред.)

Причины землетрясений бывают троякие. Во-первых, пустоты, создаваемые в растворимых породах земной коры подземными водами, являются причиной землетрясений, обусловленных провалом кровли этих пустот. Это провальные землетрясения , они имеют очень небольшую область распространения, маленькую плейстосейстовую область, небольшую глубину очага, но могут быть очень разрушительными.

Во-вторых, вулканическим извержениям часто предшествуют, а иногда и сопутствуют более или менее сильные землетрясения, обусловленные внезапным разрежением напряжения газов в канале вулкана, при выпирании ими лавовой пробки из жерла, а также провалами кровли пустот, образовавшихся после излияния лавы. Эти вулканические землетрясения иногда бывают весьма разрушительными: область их распространения и плейстосейстовая область невелики, очаг неглубокий.

В-третьих, все медленные смещения толщ в земной коре в связи с их дислокациями - образованием складок, сбросов, взбросов и сдвигов - часто сопровождаются землетрясениями. Эти тектонические землетрясениянаиболее распространены и являются также нередко самыми разрушительными; область их распространения и плейстосейстовая область могут иметь очень различные размеры, а очаг может находиться на различных глубинах.

Каковы предвестники землетрясений?

Слабые сотрясения почвы, регистрируемые сейсмографами, а отчасти также замечаемые людьми за несколько часов до разрушительного землетрясения, являются его предвестниками, впрочем необязательными; сильное землетрясение может наступить без таких предвестников, или же они предшествуют ему так непосредственно, что теряют свое предупредительное значение. Иногда все дело может закончиться этими слабыми сотрясениями.

Наиболее чуткими по отношению к близкому землетрясению являются животные. Домашние животные - куры, свиньи, ослы - начинают беспокоиться и шуметь. Дикие звери ревут, крокодилы выползают из воды, на острове Куба ручные ужи, спасаясь, уползают из домов на поля. (Подробнее см.: П. Мариковский. Животные предсказывают землетрясения. - Алма-Ата: Наука, 1984. - Прим. ред.)

Последствия землетрясений выражаются в более или менее сильных повреждениях всяких сооружений человека вплоть до их полного разрушения, в трещинах, сбросах и сдвигах пластов земной коры, обвалах и оползнях в горах, в исчезновении и появлении источников, осушении и затоплении морских берегов.

Степень повреждения сооружений зависит прежде всего от качества постройки, но также и от состава почвы, характера сотрясения, силы удара и угла его выхода. Вертикальные удары, которые наблюдаются в эпицентре и в непосредственной близости к нему, менее вредны, чем волнообразные колебания, которые характерны для окружающей местности. Волны землетрясения, пробегающие в почве, сильно разрушают здания, в особенности стены, если они параллельны волне. Они не только поднимаются по волне, но и выгибаются ею. Угол выхода удара на поверхность, как показали теория и опыт, влечет наибольшие разрушения при величине от 45 до 55о.

Влияние состава почвы объясняется тем, что скорость распространения землетрясения зависит от него; в твердых породах скорость гораздо больше, чем в рыхлых. В мощной толще рыхлых пород, например наносов (аллювий долин), волна ослабевает и может даже совсем затухнуть; но небольшая толща, лежащая на твердых коренных породах, не успевает смягчить удар, а подбрасывается на своем основании. В этих условиях разрушение будет сильнее, чем прямо на коренных породах.

При наибольшей силе землетрясения все здание превращается в кучу обломков. Однако огромное значение имеет качество материала, из которого построено здание: стены, сложенные из кирпича на хорошем цементе, при той же силе землетрясения пострадают гораздо меньше, чем стены, сложенные из валунов, связанных глиной.

Разрушение зданий часто сопровождается пожарами, так как развалившиеся очаги, опрокинутые лампы, разорванные электропровода дают начало огню, а порча водопроводов и загромождение улиц обломками затрудняют в городах тушение пожаров. Так, при землетрясении 1 сентября 1923 года в Японии после первого толчка в Токио вспыхнули пожары в 76 местах, и за двое суток выгорело три четверти города.

Сильные разрушения зданий, в особенности при землетрясениях, случающихся ночью, неминуемо влекут за собой гибель людей, засыпанных обломками в домах: всеобщая паника, пожары и загромождение улиц затрудняют своевременное откапывание живых. Например, землетрясение 1920 года в провинции Ганьсу в Китае повлекло за собой смерть около 200 000 человек, большинство из них было засыпано в разрушенных от удара пещерных жилищах в лёссе.

Кроме зданий в городах во время землетрясений страдают также и подземные сооружения - трубы канализации, водопроводов и газопроводов, кабели освещения и телефона, каменные и железные мосты (у последних соскакивают с устоев отдельные фермы), рельсовые пути (искривляется полотно вместе с рельсами).

В земной коре при каждом сколько-нибудь значительном землетрясении образуются трещины, в наибольшем количестве в области эпицентра; иногда они расходятся во все стороны от какого-либо центра, но чаще располагаются без всякого порядка в разных направлениях. В горах они обычно располагаются вдоль склона, а на побережье - вдоль берега. Трещины достигают ширины от 20-50 см до 10-15 м и тянутся иногда на многие километры; глубина их доходит до 10 м; в них проваливаются отдельные здания, люди и животные. Трещины, образовавшиеся при первом ударе, иногда закрываются при следующих, но часто смыкаются медленно или остаются открытыми.

Опускания более крупных площадей или провалы их происходят при очень сильных землетрясениях, достигают даже 60 м глубины и сопровождаются извержением воды и грязи. В Лиссабоне при землетрясении 1755 года опустилась набережная с массой собравшихся на ней людей, а во время землетрясения 1861 года в дельте реки Селенги на озере Байкал случился провал — оседание площади около 260 км2, которая вместе с находившимися на ней жилищами и стадами опустилась ниже уровня озера в среднем на 2,9 м.

Если очаг землетрясения находится где-либо под дном океана или большого моря, то сотрясение передается через всю толщу воды — это море-трясение (или цунами). Его ощущают на кораблях, проходящих в это время по морю. При вертикальном ударе, т.е. над эпицентром, корабль вдруг поднимается, а затем опускается, замечается вспучивание воды. При боковых ударах корабль испытывает толчок, как будто он наткнулся на подводную скалу, плавучий лес или ледяную глыбу; незакрепленные предметы падают, люди с трудом удерживают равновесие; особенно сильно бывает сотрясение руля. Удар часто сопровождается глухим шумом, переходящим из воды в атмосферу.

Более разрушительны последствия моретрясений, если эпицентр находится недалеко от берега. Тогда море при первом ударе часто осушает большую площадь, а затем волна с громадной силой возвращается обратно, обрушивается на берега и смывает с них все. Так, при Лиссабонском землетрясении 1775 года волна достигла высоты 26 м и погубила 60 000 человек, распространившись на 15 км в глубь страны. На Камчатке в 1923 году волны занесли лед на полкилометра от берега, завалили им несколько зданий; тундра была залита на несколько километров. Мелкая прибрежная часть моря часто покрывается беспорядочными бушующими волнами, которые мечутся взад и вперед. Волны, поднятые землетрясением у берега, затем распространяются на большое расстояние по океанам и размывают берега, прибрежные селения и города. Например, землетрясение 1960 года в Чили вызвало возобновление деятельности вулканов и сильное цунами, волны которого достигали западных берегов Тихого океана. (Катастрофическое цунами в конце 2004 года в восточной части Индийского океана привело к гибели сотен тысяч людей и к огромному материальному ущербу в странах Юго-Восточной и Южной Азии. См. «Наука и жизнь» № 3, 2005 г. — Прим. ред.) Распространение землетрясений на земной поверхности показывает, что они тесно связаны с областями дислокаций и вулканизма. Статистика показывает, что 40% землетрясений приурочено к берегам Тихого океана, от Магелланова пролива через Алеутские острова до Новой Зеландии, которые отличаются и обилием вулканов. Здесь мы находим горные цепи, окаймляющие материки, и в ближайшем соседстве с ними — самые глубокие впадины на дне океанов, вытянутые вдоль берегов, т.е. наиболее резкие переломы рельефа. Около 50% землетрясений приходится на так называемый «пояс разлома» Земли, который тянется от Мексики в Западном полушарии через Атлантический океан по Средиземному морю до Каспия и Индии и отличается молодыми складчатыми горами и крупными опусканиями — провалами, а также действующими вулканами. Только 10% землетрясений падает на остальные главные массы материков, причем среди них нужно выделить как наиболее подверженные: 1) пояс разломов вдоль африканских озер, Красного и Мертвого морей; 2) горные цепи Тянь-Шаня и Памира и 3) южную часть озера Байкал с прилегающей местностью.

Соотносятся ли как-то землетрясения с другими явлениями природы? Статистика показала, что землетрясения случаются: 1) чаще осенью и зимой, чем весной и летом (соотношение 4:3); 2) чаще во время новолуния и полнолуния; 3) чаще в перигее, т.е. во время нахождения Луны на наименьшем расстоянии от Земли; 4) удары бывают чаще и сильнее во время нахождения Луны на меридиане данного места.

С ветрами, осадками и переменами атмосферного давления также замечаются известные соотношения. Так, сильные ветры сами вызывают микросейсмические колебания. Землетрясения наблюдаются несколько чаще после периода сильных осадков. Наиболее ясна связь с резкими переменами давления воздуха, и это понятно: падение атмосферного давления на 1 мм соответствует уменьшению давления на 1 км2 на 13,6 миллиона килограмм. Резкое падение или увеличение давления воздуха может вызвать разрежение напряжения в складках или разломах в форме смещения толщ, которое, в свою очередь, вызовет сотрясение. Такое же влияние может иметь усиление нагрузки на земную кору вследствие большого количества осадков зимой и осенью, давления ветра и усиления морских приливов в зависимости от положения Луны.

Предотвращать землетрясение человек не в состоянии: в его силах в лучшем случае только заблаговременно предупреждать о них, чтобы люди успели спастись, и возводить такие сооружения, которые выдерживают даже сильные сотрясения.

С целью предупреждения в местностях, подверженных землетрясениям, устраивают сейсмические станции, снабженные точными и чувствительными сейсмографами, которые должны не только регистрировать сильные сотрясения, но и микросейсмические и на основании их изучения выяснить по возможности такие движения, которые являются предвестниками разрушительных. К сожалению, это сделано не во всех регионах Земли.

Предохранительные мероприятия, уже принятые во всех странах, сильно страдающих от землетрясений, состоят в определенных правилах для возведения зданий. В основном они сводятся к расширению фундамента, применению металлической связи в кирпичной кладке, особой прочности сводов и перемычек, отделению крыши зазором от дымоходов, запрещению тяжелых карнизов и лепных украшений и употреблению вполне доброкачественных материалов. Постройки, возведенные согласно этим правилам, называются антисейсмическими и должны гарантировать живущих в них от гибели под развалинами.

№7, 2006

Profile

olegchagin: (Default)
olegchagin

January 2017

S M T W T F S
1234 567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031    

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 19th, 2017 08:46 pm
Powered by Dreamwidth Studios