DimkaViktorich

Автор фото: Максим Копылов

Взято отсюда

Потенциал солнечной энергетики в Шотландии Solar PV potential in Scotland

Более 35 000 домов и 600 предприятий в Шотландии установили солнечные панели PV, но сделали это только из-за щедрых правительственных субсидий. Теперь, когда эти субсидии прекращаются, возникает вопрос, сможет ли солнечная энергетика в Шотландии стоять на своих ногах. Данные из действующих PV-массивов, представленные в этом сообщении, показывают, что ответ является однозначным «нет». При коэффициенте использования мощности всего 8-9% и сезонных колебаниях генерации, превышающих двенадцать раз, Шотландия на самом деле является одним из худших мест в Европе для солнечной энергетики, несмотря на то, что утверждают ее сторонники.

Статьи, рассказывающие нам, что как великолепно подходит Шотландия для солнечной генерации, продолжают появляться. Последняя из них был в журнале PV Magazine (this one from PV Magazine):

"Солнечная энергия - это самая быстрорастущая энергетическая технология в мире, и работает исключительно хорошо даже в северных районах соединенного королевства…"

Согласно Би-Би-Си (could power all Scottish electricity supplies), солнечная генерация работает так исключительно хорошо в высоких широтах, что она может обеспечить все шотландские потребности в электроэнергии. Би-би-си даже предоставила подтверждающие доказательства:

"Данные WeatherEnergy показали, солнце в Эдинбурге в апреле (2015 г.) генерирует больше электроэнергии, чем используется в среднем домохозяйстве- порядка 113%. В Абердине этот показатель составлял 111%, 106% в Глазго и 104% в Инвернессе."

Но в то время как солнечный потенциал Шотландии, который, согласно Herald Scotland (Herald Scotland ), «ошеломляет» ....

"Размещение панелей на крышах обеспечивает исключительно экономичное, популярное, решение с возможностью ошеломляющего 40GW генерации, при размещении на всех крышах на территории Шотландии."

.... но это не реализуется, потому что шотландская солнечная энергетика «несправедливо наказывается»:

"Размещение солнечной генерации на шотландских крышах значительно отстает от национального и европейского. Одной из причин этого являются особенно суровые налоги на солнечную генерацию на шотландских корпоративных и государственных зданиях, включая школы и больницы."

Эти претензии, конечно, нонсенс. То, что наказывает солнечную индустрию Шотландии, - это просто отсутствие солнца, особенно зимой. Согласно приведенной ниже карте (из Викимедиа) потенциал солнечной энергии Шотландии на самом деле не лучше, чем в некоторых местах к северу от Полярного круга, и только около трети, от потенциала в Испании:

Давайте посмотрим данные. Есть два показателя, которые следует учитывать: первый коэффициент использования установленной мощности, который ограничивает количество годовой генерации и коэффициент сезонных колебаний, который определяет, сколько потребуется аккумуляторов или резервных мощностей для балансировки потребления и производства солнечной энергии в любое время в течение года.

Чтобы получить эти цифры, я отправился на сайт Sunny Portal и загрузил операционные данные из десяти существующих PV-массивов вокруг Абердина, Эдинбурга и Инвернесса. Это три из четырех мест (я не мог найти никаких данных для Глазго), согласно статье BBC, дающие более чем достаточно электроэнергии для обеспечения внутреннего спроса в апреле 2015 года, поэтому мы можем предположить, что они являются одними из местоположений для солнца в Шотландии. Они также расположены на (сравнительно) солнечном восточном побережье, где мы ожидаем, что коэффициенты использования мощности будут выше.

На рисунке 1 показаны месячные коэффициенты использования мощности в десяти массивах, четыре из которых находятся в Абердине и вокруг него, три в Эдинбурге и три в Инвернессе. Средний коэффициент использования мощности всех десяти массивов составляет 8,7%.

Рисунок 1. Помесячный коэффициент использования установленной мощности для десяти станций в Шотландии.

Наиболее яркой особенностью рисунка 1 является экстремально высокий коэффициент сезонного колебания, солнечная энергия генерирует в среднем в 12,5 раз больше электроэнергии летом, чем зимой. Это возвращает нас к двум из приведенных ранее утверждений; а именно: а) что солнечная энергия «может обеспечить все шотландские потребности в электроснабжении» и b) что она обеспечивает «потенциал для ошеломляющей мощности на 40 ГВт». В принципе, 40 ГВт солнечной генерации, работающей с коэффициентом мощности 8,7%, приближается к генерированию достаточного количества электроэнергии, чтобы обеспечить ежегодный спрос Шотландии, который составляет около 35 ТВт-ч, поэтому давайте посмотрим, как 40GW солнечных батарей будут выглядеть при генерации.

Как показано на рисунке 2, результаты предсказуемы. Балансировка ежемесячной генерации от 40 ГВт солнечных панелей и ежемесячного спроса Шотландии потребует божественного вмешательства независимо от того, насколько дешевле солнечные панели и аккумуляторы станут в будущем:

Рисунок 2: Соотношение солнечной генерации и потребления электроэнергии в Шотландии

Есть также зимние дни, когда солнечная энергия вообще не генерирует электричества. Рисунок 3 показывает ежедневную генерацию из массива Primrose Bank 7.43 kW - одного из наиболее эффективных - в течение января 2013 года. 14 января Primrose Bank произвел 0,0 кВтч, а 15 января, 17, 20, 23, 24 и 25 менее 0,1 кВтч, что достаточно близко к нулю, чтобы не иметь значения. Средний коэффициент мощности с 10 января по 25 января составил всего 0,4%:

Рисунок 3. Дневная генерация, Primrose Bank, январь 2013 г.

Острова Кука - движение к солнцу The Cook Islands go solar

(Inset-Rarotonga, самый большой и самый густонаселенный из Островов Кука).

Как и многие другие отдаленные островные сообщества, Острова Кука решили избавиться от дорогостоящей дизельной энергии и перейти на 100% солнечную энергию в течение ближайших нескольких лет. Для этого они ставят солнечные панели, подкрепленные небольшим количеством литий-ионных аккумуляторов, которые, по их мнению, преодолеют проблему прерывистости солнечной генерации. Однако, опять же, планировщики не смогли распознать непомерно высокие требуемые объемы хранения энергии, и их планы обречены на неудачу. Единственный подход, который имеет шансы на успех, - это минимизировать требования к объему хранения энергии, установив гораздо больше мощности солнечной генерации, чем это необходимо для удовлетворения спроса («overgeneration»), но этот подход имеет свои проблемы.

Острова Кука состоят из 15 разбросанных островов, некоторые из которых населенные. Расположены на расстоянии 3000-4000 км к северо-востоку от Новой Зеландии и разделены на северные и южные группы (см. Карту ниже). Экономическая зона островов охватывает 1,8 млн. Кв. Км, но сами острова составляют всего 236 квадратных километров.

По данным ООН, население Островов Кука в 2017 году составляло 17 389 человек, и, согласно Всемирному банку, его номинальный ВВП в 2016 году составлял 311 млн. Долл. США, при этом ВВП на душу населения составлял около 17 900 долл. США, примерно столько же, сколько в Словакии. Единицей валюты является новозеландский доллар (Острова Кука являются самоуправляющимися, а жители островов Кука имеют гражданство Новой Зеландии). Туризм является основной отраслью.

Острова Кука объединены энергетической сетью, а генерация идет преимущественно с 6.5 МВт дизельных установок (фото ниже). Также установлено неуказанное количество солнечных фотоэлектрических панелей, причем самая большая установка - это установка 0,96 МВт в аэропорту Раротонга. Годовое потребление электроэнергии составило 30,0 ГВт-ч в 2013 году, а максимальная нагрузка в 2011 году составила 4,83 МВт. Однако из-за стоимости импортируемого дизельного топлива тарифы на электроэнергию превышают тарифы в Дании или Южной Австралии. В июле 2015 года тарифы Raratonga в жилом секторе варьировались от 0,53 до 0,79 долл. США за кВтч в зависимости от использования. Предполагая, что эти ставки находятся в новозеландских долларах, они переводятся в доллары США от 0,41 до 0,61 / кВт-ч и 0,33 до 0,49 / кВт-ч:

Рисунок 1: Одна из работающих дизельных станций

В попытке сокращения потребления дизельного топлива острова Кука в 2009 году внедрили «нет-меттеринг» в целях стимулирования установки PV-панелей на крышах. Затем в 2011 году объявили о своем намерении перейти на «100% возобновляемый» к 2020 году. Сколько прогресса было достигнуто с тех пор, точно не известно, но за то известны источники финансирования. Согласно информации от 2017 года, острова Кука получили в общей сложности 41,85 млн. Долл. США в виде финансирования, из которых только 7,14 млн. Долл. США было внесено Островами Кука. Остальные 34,71 млн. Долл. США состоят из грантов Азиатского банка развития, ЕС, Глобального экологического фонда и «Зеленого фонда» ООН: Рисунок 2, из приведенного выше отчета, содержит подробную информацию:

Рисунок 2: Источники финансирования программы "100% возобновляемая энергетика"

Но, несмотря на то что существует ряд проектов, в литературе есть путаница в отношении того, сколько именно этих проектов существует и на каких островах они расположены. Детали проекта (MW установлены и т. Д.) Также обычно недоступны. Поэтому в этой статье я рассматриваю 15 отдельных островов Кука как единое целое.

Первый вопрос, который возникает, - насколько хороший солнечный потенциал у Островов Кука? Ответ: не так хорошо, как можно было бы подумать. Несмотря на их благоприятную широту, которая колеблется от 10 до 20 градусов к югу, острова Кука получают 1500 - 2000 мм дождя в год, и, согласно Weatherspark, остров Айтатуке, к северу от Раротонги, в течение большей части года похоронен в облаках. В соответствии с погодой и климатом Раротонга сам получает в среднем всего 177 часов солнечного света в месяц или около 5,8 часов в день (рисунок 3).

Рисунок 3: Среднемесячное число солнечных часов на Раротонга

Соответственно, имеем не впечатляющую работу двух солнечных установок, которые в настоящее время работают на Раротонга, для которых Sunny Portal предоставляет данные. Первый - массив UPS (Университет южной части Тихого океана). Его установленная мощность составляет 11,6 кВт (p), а панели фиксированы, установлены на земле и, предположительно, азимут восток-запад, наклоненный примерно на 20 градусов к северу (рис. 4).

Рисунок 4: Солнечные панели станции UPS

На рисунке 5 показано генерация UPS с начала 2013 года. Станция была установлена в конце октября 2012 года, но, похоже, не начала работать на полную мощность до середины 2014 года. Но за три полных года работы с 2015 до 2017 году, средний коэффициента использования мощности был всего 11,5%.

Рисунок 5: Генерация станции UPS

Вторая, большая по размеру станция PV «Раротонга Аэропорт Запад» имеет установленную мощность 961,5 кВт. (рисунок 6)

Рисунок 6: Станция Раротонга аэропорт

На рисунке 7 показана генерация солнечной энергии станция Rarotonga Аэропорт с начала 2015 года. (Система была установлена в октябре 2014 года.) В течение первых двух полных лет работы (2015 и 2016 годы) она имела коэффициент мощности всего 13,5%. Однако генерация резко сократилась в апреле 2017 года, а за 14 месяцев с тех пор коэффициент мощности снизился до 3,8%.

Рисунок 7: Генерация станции Раротонга аэропорт

Что вызвало резкое снижение объема генерации в апреле 2017 года? Статьи в средствах массовой информации не дают никаких объяснений (негативные результаты проектов по возобновляемой энергетике редко освещаются в прессе). Это также, вероятно, не имело ничего общего с предполагаемой установкой 5,6 МВт-ч резервного аккумулятора для системы, которая, согласно большинству средств массовой информации, еще не установлена (хотя Renewconomy утверждает, что она была установлена в июне 2017 года).

Исходя из этих двух примеров, можно сделать вывод, что Острова Кука не имеют хорошего солнечного потенциала. Коэффициенты мощности 11,5% и 13,5%, перечисленные выше, лишь незначительно лучше, чем британские коэффициенты солнечной энергии, а дикие колебания в повседневной генерации, такие как показанные на рисунке 8, также не внушают доверия. Точно так же, как и то что генерация иногда падает до нуля, как например на станции в аэропорту Раротонга с 18 апреля по 24 мая 2017 года и на станции USP 8, 9 и 10 мая этого года.

Рисунок 8: Дневная генерация ноябрь 2016 г.

Но если предположить, что это локальные аберрации, есть ли на Островах Кука какие-либо реальные шансы заменить дизельное производство на 100% солнечной энергии? Чтобы оценить потенциал солнечной генерации, я использовал данные о солнечной радиации для Rarotonga, зарегистрированные в проекте по мониторингу ветрового и солнечного потенциала в южной части Тихого океана, и предположил коэффициент использования мощности 17,5%, что соответствует средним результатам для данной широты, и который был фактически достигнут на станции в аэропорту Раротонга в 2015 году.

Значения радиации коррелирует с солнечной генерацией, поэтому я превратил их в ежемесячные значения, соответствующие 30 ГВтч годовой солнечной энергии, равную нынешнему годовому потреблению Кука. Затем я взял кривую ежемесячной нагрузки Rarotonga (диаграмма 4) из этого исследования, скорректировал ее в соответствии с 30 ГВтч годовой генерации и вычислил разницу между генерацией и спросом. Результаты показаны на рисунке 9:

Рисунок 9: Месячная генерация, потребление и дефицит/профицит, рассчитанные на основе данных солнечной радиации.

Годовое потребление сильно не меняется, но солнечная генерация колеблется в два раза между минимумом апреля / мая и максимумом ноября / декабря. Результатом является дефицит солнечной энергии в период с февраля по август и профицит на оставшуюся часть года, и эти дефициты и излишки определяют объем хранилища, необходимый для баланса сезонных колебаний, чтобы производство соответствовало бы спросу. Сколько нужно для этого хранить энергии?

По моим расчетам, 3,237 МВтч.

И сколько мегаватт солнечной энергии понадобится для создания 30 ГВтч островов Кука годового потребления с коэффициентом мощности 17,5%, игнорируя требования к балансировке? Один ГВт с коэффициентом мощности 17,5% будет генерировать 1 * 8 760 * 0,175 = 1,533 ГВт / год, поэтому для генерации 30 ГВт / год нам нужно 30/1533 = 0,02 ГВт или приблизительно 20 МВт.

Это подводит нас к вопросу о стоимости. Я использовал следующие сметы расходов:

Затраты на солнечную генерацию: Заявка, поданная в 2016 году на 1,364 МВт солнечной генерации на четырех разных островах Кука, составила 2,87 долл. США за киловатт. В 2015 году Mpower стала победителем торгов на 5 МВт солнечной энергии на близлежащем (по тихоокеанским стандартам) острове Самоа по цене 2,12 долл. США / кВт. Я предположил, что 2,0 долларов / кВтч для 20 МВт солнечной энергии, необходимой для удовлетворения спроса на острова Кука, с общей суммой в 40 миллионов долларов.

Затраты на аккумуляторы: система хранения литий-ионных батарей объемом 5,6 МВт-ч для комплекта аэропорта стоит 4,1 млн. Австрал. Долл. , что составляет 554 долл. США за кВт-ч. По этой цене 3,237 МВт-ч литий-ионного аккумулятора, необходимого для баланса сезонных солнечных колебаний Кука, будет стоить около 1,7 млрд. Долл. США.

Очевидно, что аккумулирование энергии не является реалистичным вариантом. Однако требования к сезонным хранилищам, по крайней мере теоретически, могут быть сведены к минимуму за счет установки излишней мощности (overgeneration). Как показано на рисунке 10, установка на 60% большей солнечной энергии, чем это необходимо для заполнения годового спроса на островах Кука, эффективно устраняет необходимость сезонного хранения и снижает общие капитальные затраты с 1,75 млрд. Долл. США до примерно 90 млн. Долл. США. (Обратите внимание, что по моим приблизительным оценкам примерно 30 МВт-ч хранения, будут в любом случае необходимо для балансировки дневных колебания, поэтому красная линия на рисунке 10 никогда не опускается ниже 30 МВт-ч.)

Рисунок 10: Отношение потребности в объеме хранения к излишней мощности генерации

Однако эти результаты являются умозрительными и сомнительными. При фактической реализации можно ожидать следующих проблем:

-  Вероятно, не хватит объема хранения для покрытия дефицита в случае длительного солнечного «отключения», например, недели без солнца.

- Поддержание частоты сети в допустимых пределах с помощью солнечной генерации, вероятно, потребует добавления дорогостоящего оборудования для балансировки нагрузки (примером острова Кинг, Тасмания).

- 100% возобновляемая генерация может оказаться более дорогой и менее надежной, чем дизельная генерация, которую она заменяет.

Люди, которые планируют 100% -ную систему возобновляемых источников энергии на отдаленных островах, хорошо поймут, что результаты в «тестовых сценариях», таких как Кинг-Айленд и Горона-дель-Вьенто, указывают на то, что замена более чем 60% существующей дизельной генерации прерывистыми возобновляемыми источниками энергии нереалистичная цель. Они также могут отметить, что ни один из этих проектов не будет существовать без щедрых субсидий.

Ссылка на оригинал статьи про Шотландию

Ссылка на оригинал статьи про о.Кука

Взял только основные моменты, чтобы вас не загружать. Полностью ознакомиться со статьей можно здесь.

- полные энергозатраты на добычу и производство стали 40,1 ГДж/тонна (11 138,89 кВт*ч/тонна); переработка металлолома 4-6 ГДж/тонна (1 111,11-1 666,67 кВт*ч/тонна);

- полные энергозатраты на добычу и производство хрома, марганца, олово, цинка — 50 ГДж/тонна (13 888,89 кВт*ч/тонна);

- Медь — 93 ГДж/тонна (25 833,33 кВт*ч/тонна);

- Алюминий — 174 ГДж/тонна (48 333,33 кВт*ч/тонна);

- Никель - 160 ГДж/тонна (44 444,44 кВт*ч/тонна);

- Титан - 400 ГДж/тонна (111 111,11 кВт*ч/тонна);

- Серебро - 2,9 ТДж/тонна (805 555,56 кВт*ч/тонна);

- Золото - 53 ТДж/тонна (14 722 222,22 кВт*ч/тонна);

- Полиэтилен низкой плотности - 77,4 ГДж/тонна (21 500 кВт*ч/тонна);

- Полиэтилен высокой плотности от 87,4 до 107,8 ГДж/тонна (от 24 277,78 до 29 944,44 кВт*ч/тонна);

- Поливинилхлорид от 80 до 90 ГДж/тонна (от 22 222,22 до 25 000 кВт*ч/тонна);

- Полипропилен от 111 до 125 ГДж/тонна (от 30 833,33 до 34722,22 кВт*ч/тонна);

- Углеродное волокно (карбон) с наполнителем (полиакрилонитрил) - 700 ГДж/тонна (194 444,44 кВт*ч/тонна);

- Древесина (доски) при естественной сушке - 0,5 ГДж/тонна (138,89 кВт*ч/тонна), а при камерной сушке - 1,5-3,4 ГДж/тонна (416,67-1 194,44 кВт*ч/тонна);

- ДСП - 3 - 7 ГДж/тонна (833,33-1 944,44 кВт*ч/тонна);

- Бумага - 23 ГДж/тонна (6 388,89 кВт*ч/тонна), при переработке макулатуры - 4 ГДж/тонна (1 111,11 кВт*ч/тонна); производство белёной бумаги -  30 ГДж/тонна (8 333,33 кВт*ч/тонна);

- Карьерный щебень — 0,5 ГДж/тонна (138,89 кВт*ч/тонна);

- Пиленый гранитный блок — 2 ГДж/тонна (555,56 кВт*ч/тонна);

- Песок - 0,1 ГДж/тонна (27,78 кВт*ч/тонна); мытый и сеяный песок 0,5 ГДж/тонна (138,89 кВт*ч/тонна); специальные пески для производства керамики, стекла и прочего — 2 ГДж/тонну (555,56 кВт*ч/тонна);

- Цемент. При использовании отходов металлургии 2,1 - 2,3 ГДж/тонна (583,33-638,89 кВт*ч/тонна), без — 3-4 ГДж/тонна (833,33-1 111,11 кВт*ч/тонна);

- Стекло - 4-10 ГДж/тонна (1 111,11 - 2 777,78 кВт*ч/тонна);

- Неглазурированная плитка — 6 ГДж/тонна (1666,67 кВт*ч/тонна), глазурированная плитка 10 ГДж/тонна (2 777,78 кВт*ч/тонна), санфаянс — 30 ГДж/тонна (8 333,33 кВт*ч/тонна), тонкая керамика (посуда) — 70 ГДж/тонна (19 444,44 кВт*ч/тонна);

Энергозатраты при перевозке МДж/тонна*километр:

- авиация: 30 МДж (8,33 кВт*ч),

- автотранспорт - 1-2,5 МДж (дизельные грузовики) (0,28 - 0,69 кВт*ч),

- дизельные тепловозы - 0,6-0,9 МДж (0,17 - 0,25 кВт*ч),

- электропоезда - 0,2 - 0,4 МДж (0,056 - 0,11 кВт*ч),

- малые грузовые суда - 0,1–0,15 МДж (0,028-0,042 кВт*ч),

- большие танкеры и сухогрузы - 0,05 МДж (0,014 кВт*ч).

- Получения алиментарного аммиака - 20,9 ГДж/тонна (8 055,56 кВт*ч/тонна), а получение азотных удобрений (мочевины) - 54-56 ГДж/тонна (15000-15555,56 кВт*ч/тонна).

- Кремний. При производстве двухграммовой микросхемы (чипа) тратится 41 МДж энергии (11,39кВт*ч) - это почти как килограмм стали.

- Общая энергоёмкость производства готовых кремниевых пластин - 20 ГДж на килограмм (5555,56кВт*ч/килограмм) - это в пятьсот раз больше, чем на производство стали!

Не зря говорят, что когда на биологическом факультете идет тема паразитов, многие изучают это с отвращением, а некоторые, пораженные извращенными манипуляциями этих микроскопических тварей, всерьез увлекаются и становятся паразитологами. Я не хочу стать паразитологом, и, пока не поздно, буду закругляться. Просто вчера мы говорили о кузнечиках, а сегодня я планировал поговорить о рыбах, но не буду. Там творятся не менее чудесные манипуляции.

Эта статья основана на выдержках из интервью и статьи Роберта Сапольски (2003, 2009), известного ученого, посвятившего практически всю свою жизнь изучению приматов и стресса. Он автор таких книг как Why Zebras Don’t Get Ulcers и A Primate’s Memoir: A Neuroscientist’s Unconventional Life Among the Baboons, Monkeyluv: And Other Essays on Our Lives as Animals и The Trouble With Testosterone: And Other Essays On The Biology Of The Human Predicament, и других книг, а также очень интересных лекций, которые я настоятельно рекомендую. Сапольски является профессором биологии Стэндфордского университета и профессором неврологии Стэндфордской Школы медицины.

Для начала, еще несколько поразительных примеров работы паразитов:

Морской рачок прицепляется на спину краба и вводит тому гормоны эстрогена. Эти гормоны делают поведение краба женским, краб выходит на сушу и роет ямку для того, чтобы сделать гнездо и отложить яйца. Понятно, что откладывать ему нечего, а морскому рачку есть, и краб делает титаническую для рачка работу. Это то, что происходит с мужскими особями краба. А с самками происходит то же самое, плюс паразит уничтожает ее яичники, чтобы она не отвлекалась на собственную беременность. Это что мы уже видели ранее – паразитарная кастрация (Sapolsky, 2003).

Оса Ampulicidae, или таракановая оса, жалит таракана в нервный узел в груди, парализуя его на 2-5 минут. За это время оса готовится ко второму укусу, который предназначен уже в голову тарана. Это, помимо прочих вещей, полностью уничтожает у него рефлекс опасности, и, когда он пробуждается после паралича, он уже не пытается убежать или сопротивляться. Затем оса тащит таракана в нору, где она отложит свои яйца прямо в жертву. И организм таракана не отторгнет инородное тело, потому что в укусе содержится вирус, подавляющий иммунную систему таракана. Когда из яиц вылупятся личинки, они будут есть этого таракана, но так, чтобы он оставался как можно дольше живым.

Но это все у них. А что же у нас, у млекопитающих? Токсоплазмоз.

Испытания, выпавшие на долю Toxoplasma gondii (T. gondii), нелегки. Паразит живет в грызунах, однако половое созревание и размножение он может совершить только в желудочно-кишечном тракте кошки. Паразиту надо, чтобы грызун попал в кошку. Конечно, эту задачу можно решать множеством способов – сделать грызуна вялым или обездвижить его, но токсоплазма подходит к делу творчески.

Если взять лабораторную мышь, чьи 5000 поколений были лабораторными мышами, и познакомить ее с кошкой, просто капнув каплю кошачьей мочи в центр клетки, то мышь забьется в угол. Эта мышь никогда не видела, не слышала и не нюхала кошки, но ее вшитая программа бояться хищника просыпается в несколько миллисекунд и меняет ее поведение. Если эту же мышь заразить токсоплазмозом, она, напротив, будет тянуться и с наслаждением вдыхать запах кошачьей мочи. Этот маленький паразит знает, как сделать так, чтобы тот же самый запах мочи кошки казался мышке привлекательным. Мышь готова нюхать его снова и снова, и теперь ей уже гораздо легче оказаться в животе у кошки. Этот удивительный факт был обнаружен исследователями в Англии несколько лет назад, но с тех пор мало что стало известно о механизме такого изменения поведения, причиняемого паразитом (Sapolsky, 2009).

Лаборатория Роберта Сапольски пытается разобраться в этом механизме. Они установили что, в общем и целом, мышь не меняется – не меняется ее социальное поведение, ее обоняние, ее когнитивные функции, ничего такого, чтобы можно было сказать, что паразит свел ее с ума. Предполагалось также, что токсоплазма каким-то образом влияет на зону мозга, отвечающую за страх, и это делает мышь бесстрашной. Однако и это оказалось неверно. Мышь – ночное животное. Она боится открытых пространств, яркого света, и эта ее система работает безупречно. Каким-то образом токсоплазмоз влияет только на часть пугающих стимулов – запах хищника.

Когда мышь заражается токсоплазмозом, проходит около шести недель, когда паразит мигрирует в нервную систему. Он формирует цисты в мозге, и первоначально казалось, что делает это спорадически, где придется. Более внимательное наблюдение же показало, что цисты формируются около миндалевидного тела (amygdala) – именно того участка мозга, который отвечает за инстинкты страха. Далее эти цисты берут и уничтожают дендриты нейронов в миндалевидном теле. Но не все, а лишь некоторые, меняя схему соединений нейронных сетей. Каким–то образом только фрагмент, отвечающий за страх кошки! Но ведь не просто отсутствие страха перед кошкой, а ее привлекательность для мыши.

Исследование цепи нейронов, отвечающих за страх перед хищником, показало, что она пересекается с другой цепью, отвечающей за сексуальное возбуждение. Когда мы берем нормальную мышь и даем ей понюхать кошачью мочу, мы можем наблюдать типичную стрессовую реакцию. Уровень гормонов стресса повышаются. Зараженная токсоплазмозом мышь не проявляет такой реакции. Цепь страха не активируется, а активируется сеть сексуального влечения. Токсоплазмоз знает, где и как перехватить и изменить эту цепь. И когда самец мыши, зараженный токсоплазмозом, нюхает запах кошки, его яички становятся больше. Ну, вот казалось бы и ответ! Токсоплазмоз переписывает сексуальные влечения мыши и делает кошку привлекательной в сексуальном плане!

Лаборатория Сапольски совместно с коллегами в университете Лидс, Великобритания, стали смотреть на геном токсоплазмы. Вообще-то, люди и эти паразиты когда-то миллиарды лет назад были родственниками. Геном токсоплазмы имеет две версии гена тирозина гидроксилазы. Тирозин гироксилазы – очень важный энзим для производства допамина. Допамин, как вы знаете, это нейротрансмиттер в головном мозге, отвечающий за вознаграждение и предвосхищение наслаждения. Кокаин работает в допаминовой системе. Допамин – это наслаждение, влечение и предвосхищение такого наслаждения и удовольствия. И токсоплазма, оказывается, имеет ген, который есть только у млекопитающих. Который делает этот допамин! Поэтому когда циста токсоплазмы размещается в мозгу мышки, ей только и остается что активировать этот ген, и пустить по захваченным нейронам свежее произведенный энзим для выработки допамина!

Это очень специфично – потому что исследователи стали смотреть на паразитов, родственных токсоплазме – есть ли и у них такое? Оказалось, что нет! У нас, кроме допамина, есть еще и серотонин, ацетилхолин, норадреналин и так далее. Есть ли они у токсоплазмы? Нет. Что насчет других животных? Что делает токсоплазмоз людям? Если токсоплазмозом заражается беременная, этот паразит внедряется в нервную систему плода, и это очень и очень плохо. Это может привести к умственной недоразвитости, эпилепсии или слепоте, или еще перечню суровых заболеваний. Обычный человек, зараженный паразитом, может не ощущать ровным счетом ничего. Болезнь протекает асимптоматично. Скучно, до тех пор, пока циста не захватит нейроны в головном мозге и не включит ген, производящий тирозин гидроксилазы.

Мужчины становятся слегка более импульсивны. Две группы исследователей опублик

овали недавно отчеты, что мужчины, зараженные токсоплазмозом, в 3-4 раза более склонны погибнуть в автомобильных авариях вследствие безрассудной езды и превышения скорости. Токсоплазма не имеет никаких особых заданий или целей по отношению к человеку – ей не надо, чтобы нас съели кошки. Похоже, этому паразиту ничего от нас не надо. Зараженные этим паразитом люди ведут себя так, как побочный продукт жизнедеятельности токсоплазмы. Паразита, который знает больше о механизме страха и сексуального влечения человека, чем мы все вместе взятые.

Возьмите вирус бешенства. Он знает больше об агрессии и бешенстве, чем все ученые мира. Он знает, как заставить зараженного им человека скатиться с катушек и пытаться укусить кого-то, чтобы через это укус перейти к другой жертве. И теперь подумайте о том, что это стало известно нам сравнительно недавно, и мы ровным счетом ничего не знаем ни о полном механизме, ни о других паразитах. Можете ли вы утверждать, что наше поведение зависит только от нашего сознательного контроля?

Что же касается инфекции токсоплазмоза у людей, то существует довольно четкая картина его распределения по миру. В тропиках порядка половины населения инфицировано. В более холодных регионах частота заражения ниже. Франция, однако, почему-то имеет высокий процент заболеваний. В развивающихся странах, инфицированность высока, в основном, за счет низких стандартов гигиены.

Однажды, рассказывает Роберт Сапольски (2009), он сидел и изучал документы по токсоплазмозу в госпитале, в котором он работает. Коллеги не слышали о феномене изменения поведения под влиянием этого паразита, и он стал им рассказывать. Вдруг один пожилой врач подскочил и говорит, «Я помню, что когда я был резидентом, и был на практике по трансплантации, опытный старый хирург сказал, что когда забираете органы у погибшего мотоциклиста, обязательно проверяйте органы на токсоплазмоз. Я не знаю почему, но обычно вы найдете там полно этого паразита». Представляете себе такой факт? И я когда рассказываю эти вещи про токсоплазмоз, зачастую слышу в ответ такие же «Ах! Вот оно как!». Например, девушка знакомится молодым человеком и замечает, что с ним невозможно ездить на машине: он гоняет как полный придурок, и совершает безрассудные маневры. А его мать всю жизнь помешана на кошках и превратила свою квартиру, подъезд и все к нему прилегающее в царство кошек. Я уверен, что и вы теперь сможете либо замечать, либо вспомнить что-то подобное.

Вы можете себе представить позитивную сторону такого изменения поведения? Потому что американские военные, безусловно, увидели. Они официально исследуют токсоплазмоз. И вы теперь понимаете, зачем.

Существует большая литература, показывающая статистическую связь между токсоплазмозом и шизофренией. Не очень большая связь, но есть. Шизофреники имеют более высокий процент инфицирования токсоплазмозом. Предполагается связь между шизофренией у человека и его матерью, которая во время беременности имела кошку.

Уровень допамина очень высок у шизофреников. У грызунов, зараженных токсоплазмозом, также уровень допамина высок. И вот берете вы мышь, которая заражена этим паразитом, и которая сходит с ума от любви к запахам кошки, и даете ей лекарство, блокирующее допаминовые рецепторы – то самое лекарство, которое дают шизофреникам, и мышь становится сама собой.

И каждый раз, когда о токсоплазмозе говорится в прессе, встает образ безумной тетушки, живущей в квартире с 40 кошками.

Sapolsly, R. (2003). Bugs in the Brain. Scientific American, 288(3), 94.

Sapolski, R. (2009). Toxo, Edge, 4 декабря 2009. Retrieved from: http://edge.org/3rd_culture/sapolsky09/sapolsky09_index.html....