Kokolitofory - mali bohaterowie mórz i oceanów

Kokolitofory (Coccolithophores), to tajemnicze morskie żyjątka, które wpływają na klimat na Ziemi bardziej niż Wam się wydaje.

Ciepłe bajorko Darwina

Wygląda na to, że Darwin i tym razem miał rację. Ciepłe bajorka w pobliżu źródeł hydrotermalnych są lepszym środowiskiem do powstania życia niż okolice dna oceanów w pobliżu tzw. ventów

Mech i wielkie wymieranie

Pierwsze mchy pojawiły się na lądzie w ordowiku. Uruchomiona przez nie reakcja hydrolizy krzemianów doprowadziła do zlodowacenia i wielkiego wymierania.

Zagłuszanie oceanu

Ocean pełen jest dźwięków. Trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów i odgłosy zwierząt. Coraz częściej jednak słychać hałas ludzkich urządzeń. Hałas, który zabija wieloryby.

Kleszcze i niesporczaki w kosmosie

Nie są tak odporne jak bakterie, a jednak. Niesporczaki i kleszcze są w stanie przetrwać podróż międzygwiezdną i zasiedlić kosmos.

środa, 26 czerwca 2013

Czy koniki polne uratują świat?

Tak. Parę lat temu stwierdzono, że odżywianie się szarańczą zamiast schabowym czy gulaszem, skutecznie zmniejszy pogłowie bydła i trzody chlewnej. I, być może, świnie i krowy wylądowałyby tylko w zooach (jak mówi moja córka). Spowodowałoby to ograniczenie emisji metanu - gazu cieplarnianego, czyli spowolnienie efektu cieplarnianego. Teraz okazuje się, że koniki polne mają znacznie szerszy potencjał zbawczy. Mogą zwiększyć pochłanianie dwutlenku węgla z atmosfery w procesie fotosyntezy. Wystarczy je nieustannie denerwować.

Pomysł jest genialny w swej prostocie. Koniki polne i wszelka szarańcza, odżywiają się głównie trawami czy też pędami i listkami roślin. Gdy konik jest spokojny i zadowolony z siebie, nie grozi mu żadne niebezpieczeństwo, to konik spokojnie zjada trawę i całe to odżywcze zielsko. Stado zrelaksowanych koników czy szarańczy jest w stanie wygryźć wszystko, do cna. Nie zostanie nic. Co innego konik polny zdenerwowany.

Taki konik nie może spokojnie skupić się na konsumpcji. Nerwowo rozgląda się wypatrując niebezpieczeństwa. Jeśli coś skubnie, to tak nerwowo, nie do końca. Trawa przeżyje inwazję zdenerwowanej szarańczy. Jeśli przeżyje, będzie mogła kontynuować wzrost i w procesie fotosyntezy pochłaniać CO2 z atmosfery. Trawa wygryziona do gołej ziemi, nie. Ot, cała zagadka.

Co może zdenerwować konika polnego? Na przykład obecność drapieżnika, który mógłby je w trakcie konsumpcji zaatakować. Sprawa jest poważna, gdyż w obecności drapieżnika denerwującego koniki polne, trawa jest w stanie pobrać prawie półtora raza więcej węgla z atmosfery, oczywiście w postaci CO2. Wyliczono to eksperymentalnie porównując rozmiar spustoszeń spowodowanych przez zrelaksowane koniki polne z tymi wyrządzonymi przez koniki zaniepokojone obecnością drapieżnych pająków (Strickland et al., 2013).
Plaga szarańczy w Australii wyjada trawę na boisku piłkarskim (fot. Mattinbgn CC-BY-SA)
Oczywiście, malkontenci mogą stwierdzić, że to nie koniki polne ratują świat przed globalnym ociepleniem, tylko drapieżne pająki. Ale zaprawdę, to nie drapieżniki jedzą trawę!

Idąc tym tropem dochodzimy do wniosku, że wszystkie roślinożerne zwierzęta należałoby denerwować. Zdenerwowana zebra nie będzie tak bardzo skubać sawanny, wystarczy, że w pobliżu będzie się czaił jakiś lew. Przykłady można łatwo mnożyć. Łatwo się też zapędzić. No bo przecież najłatwiej denerwować ludzi.

Źródła:
Strickland, M., Hawlena, D., Reese, A., Bradford, M., & Schmitz, O. (2013). Trophic cascade alters ecosystem carbon exchange Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1305191110

Fot. w nagłówku ToniVC via Compfight cc

czwartek, 20 czerwca 2013

Ameryka i Europa znów razem? Tak, za 220 mln lat

Atlantyk ciągle rozszerza się dzięki ryftowi w Grzbiecie Środatlantyckim, a jego brzegi podawane są jako przykład pasywnych krawędzi oceanu. Obie Ameryki odsuwają się od Europy i Afryki ze średnią prędkością 2-3 cm rocznie. Jednocześnie Ameryki najeżdżają na płytę oceaniczną Pacyfiku, która wsuwa się pod nie, na ich zachodnich wybrzeżach. Ta gigantyczna strefa subdukcji odpowiedzialna jest za wypiętrzenie Kordylier amerykańskich (łącznie z Andami). Teoretycznie więc, Atlantyk mógłby rozrastać się aż do momentu skonsumowania Pacyfiku w strefach subdukcji. Wtedy do Ameryki mielibyśmy prawie tak daleko jak do Japonii. Z ostatnich obserwacji wynika jednak, że u wybrzeży Portugalii tworzy się nowa strefa subdkcji, która zacznie konsumować Atlantyk. Europa znów połączy się z Ameryką.

Proces spontanicznego tworzenia się stref subdukcji, czyli miejsc, gdzie jedna płyta litosferyczna wsuwa się pod inną, nie jest do końca poznany. Szczególnie trudno było znaleźć współczesne miejsca, gdzie pasywne krawędzie płyt zamieniałyby się w aktywne. Jednym z miejsc podejrzewanych o zachodzenie takiego procesu były wschodnie wybrzeża Atlantyku w rejonie Cieśniny Gibraltarskiej. Obszar ten jest szczególny, gdyż leży na granicy płyty afrykańskiej i euroazjatyckiej, które zbliżają się do siebie. Efektem zbliżenia jest łańcuch alpejski, ciągnący się od Maroka po Himalaje. Polski odcinek Alpidów to oczywiście Karpaty.
Płyty tektoniczne Ziemi. Zwróć uwagę na pasywne krawędzie Atlantyku oraz nasunięcia w rejonie Gibraltaru (fig. NASA)
W przeszłości pomiędzy płytą afrykańską a euroazjatycką rozciągał się tzw. ocean Tetydy, a pozostałością po Tetydzie są dzisiejsze morza, Śródziemne i Czarne oraz wypiętrzone osady morskie Tetydy w postaci wspomnianego już łańcucha Alpidów. Tetyda była też oceanem, po którym przemieszczała się płyta Dekanu, zanim zderzyła się z Azją wypiętrzając Himalaje. Oprócz Dekanu, na obszarze Tetydy znajdowało się mnóstwo innych, pomniejszych płyt kontynentalnych, które wpychały się na płyty afrykańską i euroazjatycką, wraz z zamykaniem się Tetydy.
Zachodnia część Morza Śródziemnego. Poziome kreski szrafury oznaczają skorupę oceaniczną, pozostałość oceanu Tetydy. Widoczny jest też bardzo wyraźnie wkraczający w Atlantyk nasunięcie łuku Gibraltaru (wg Oggiano et al., 2009)
Z analiz współczesnych ruchów tektonicznych wynika, że Tetyda wciąż jest jeszcze żywa i wciąż się zamyka. Alpidy nadal wypiętrzają się a płyty afrykańska i euroazjatycka zbliżają się do siebie. Oceaniczna skorupa Tetydy wsuwa się pod obie płyty kontynentalne, Afryki i Eurazji, nasuwając na przedpole wspomniane mikropłyty. Rezultatem tych ruchów są częste trzęsienia Ziemi, np. w Turcji oraz liczne wulkany na Morzu Śródziemnym. Szczególnym miejscem jest zachodnia część Morza Śródziemnego - Morze Alborańskie, gdzie występuje struktura tektoniczna opasująca Góry Betyckie w Hiszpanii, Gibraltar oraz Góry Atlas w Maroku. Wszystkie te górotwory tworzące wygięty ku zachodowi łuk, to efekt nasuwania się bloku alborańskiego Tetydy na Iberię i pn. Afrykę. Mamy zatem miejsce, gdzie jeden z mikrokontynentów Tetydy graniczy z pasywną krawędzią Atlantyku! Jest to tzw. łuk Gibraltaru.
Scenariusze rozwoju strefy subdukcji w Atlantyku wg Duarte et al. (2013)
Aktywność tektoniczna łuku Gibraltaru dała znać o sobie w słynnym trzęsieniu Ziemi, o magnitudzie powyżej 8.5 w skali Richtera, które zrujnowało Lizbonę w 1755 r. Kolejne miało miejsce w 1969 r. Jak się okazuje, związane jest to z migracją łuku Gibraltaru na zachód (Duarte et al., 2013). Ta migracja powoduje nasuwanie się płyty alborańskiej na oceaniczną płytę atlantycką. Innymi słowy, dno Atlantyku schodzi pod łuk Gibraltaru i mamy gotową subdukcję dotąd pasywnej krawędzi Atlantyku. Scenariusze na przyszłość są dwa: w jednym łuk Gibraltaru ekspanduje w stronę Atlantyku, a w drugim, zamiera, lecz na Atlantyku otwiera się nowa strefa subkdukcji. Jest jeszcze trzecie wyjście, kombinacja obu scenariuszy. Tak czy owak, wyliczono, że Iberia może dobić do Ameryki w ciągu najbliżych 220 mln lat, przy założeniu ciągłej subdukcji Atlantyku pod łuk Gibraltaru.
Mapa geologiczna regionu alborańskiego - łuku Gibraltaru (wg Calvert et al., 2000)
Na zakończenie dodam jeszcze, że cykl powstania-otwierania-ekspansji-zamykania i wypiętrzania oceanu nazywa się cyklem Wilsona i właśnie jesteśmy świadkiem przechodzenia Atlantyku z fazy ekspansji do fazy powolnego zamykania. No chyba, że będzie inaczej, ale pogadamy o tym za 220 mln lat.

Źródła: 
Fotografia w nagłówku: Gibraltar  Photo Credit: flavijus via Compfight cc

Calvert, A., Sandvol, E., Seber, D., Barazangi, M., Roecker, S., Mourabit, T., Vidal, F., Alguacil, G., & Jabour, N. (2000). Geodynamic evolution of the lithosphere and upper mantle beneath the Alboran region of the western Mediterranean: Constraints from travel time tomography Journal of Geophysical Research, 105 (B5) DOI: 10.1029/2000JB900024

Duarte, J., Rosas, F., Terrinha, P., Schellart, W., Boutelier, D., Gutscher, M., & Ribeiro, A. (2013). Are subduction zones invading the Atlantic? Evidence from the southwest Iberia margin Geology DOI: 10.1130/G34100.1

poniedziałek, 17 czerwca 2013

Dlaczego woda w Chorwacji jest tak czysta?

Wody chorwackiego wybrzeża słyną ze swej przejrzystości. Każdy kto przybył tam pierwszy raz nie może nadziwić się, że woda w morzu może być tak czysta. A kto choć raz spróbował tam nurkowania, ten nie zapomni podwodnych wrażeń do końca życia. Chorwacja jest pod tym względem wyjątkiem, nie tylko w skali Adriatyku, ale także w skali Europy czy nawet świata. Dlaczego jednak włoskie wybrzeże po drugiej stronie Adriatyku już nie ma tak przezroczystej wody? Wszystko dzięki bardzo niskiej produkcji organicznej w toni wodnej, odpowiedniej szerokości geograficznej oraz typowi wybrzeża. 

Woda w Morzu Śródziemnym jest słona, o wiele bardziej słona niż w Bałtyku. Mało tego, Morze Śródziemne należy do najbardziej zasolonych mórz świata (nie wliczam tu oczywiście słonych jezior nazywanych morzami, np. Morze Martwe). Średnie zasolenie mórz na świecie wynosi ok. 3.5%, tymczasem w Morzu Śródziemnym sięga 4.0%. I to właśnie południowa część Adriatyku jest jedną z najbardziej zasolonych części Morza Śródziemnego. Nieco bardziej zasolone jest tylko miejscami Morze Czerwone (do 4.1%). Dla porównania - woda powierzchniowa w Bałtyku ma ok. 1% soli, a w Zatoce Botnickiej zaledwie 0.5%. Oczywiście, w takiej bardzo słonej wodzie Morza Śródziemnego żyją różne organizmy tolerujące wysokie zasolenie (euhaloby) i samo zasolenie nie jest wyłącznym powodem czystości wód chorwackiego wybrzeża. Powodem jest wysoka temperatura słonych wód powierzchniowych i związana z nią cyrkulacja tychże wód.
Zasolenie oceanów - Morze Śródziemne jest jednym z najbardziej zasolonych mórz świata (bordowe kolory na skali po prawej) (fig. NASA)
Woda w Morzu Śródziemnym nagrzewa się bardzo mocno. We wschodniej, lewantyńskiej części Morza, temperatura wody na powierzchni przekracza 30oC. Tak wysoka temperatura powoduje, że woda odparowywuje a zasolenie wzrasta. Teoretycznie, słona, cięższa woda powinna opadać na dno, wywołując pionowe mieszanie się wód (cyrkulacja termohalinowa), ale ciężar słonej powierzchniowej wody w Morzu Śródziemnym kompensowany jest przez jej wysoką temperaturę. Ta słona, gorąca woda utrzymuje się na powierzchni, rozprzestrzeniając się po całym basenie. Przypowierzchniowa, bardzo słona woda dość szybko staje się jałowa, pozbawiona składników pokarmownych. Po pierwsze, dlatego, że brak jest dostawy tych składników z wód dennych (brak mieszania się wód), a po drugie, do Basenu Lewantyńskiego wpływa w zasadzie jedna duża rzeka - Nil. Ale Nil nie niesie ze sobą zbyt wielu składników pokarmowych, szczególnie od czasu wybudowania tamy w Asuanie. Zasadniczo, Nil nie użyźnia w żaden sposób wód Morza Śródziemnego. Wschodnie części Morza Śródziemnego wyróżniają się prawie zupełnym brakiem pierwotnej produkcji organicznej.
Produkcja organiczna w Basenie Lewantyńskim jest prawie na poziomie pustyni (fig. NASA)
Te słone, skąpożywne (oligotroficzne) wody Basenu Lewantyńskiego wpływają do Adriatyku. Układ prądów sprawia, że płyną one na północ wzdłuż wybrzeża chorwackiego, z czasem ochładzając się i grzęznąc dopiero w okolicach Wenecji. Tutaj, schłodzone wody denne spływają ku południowi, wzdłuż wybrzeża adriatyckiego Włoch, razem z wodami odprowadzanymi przez Pad - jedyną większą rzekę Adriatyku. To właśnie wzdłuż włoskiego wybrzeża dochodzi do mieszania wód i wzbogacania wody morskiej w składniki pokarmowe, co owocuje wyższą produkcją organiczną. Jednym z dodatkowych czynników prowadzących do mieszania wód (pogrążania słonej wody lewantyńskiej) są zimne wiatry wiejące zimą od strony lądy. W Chorwacji wiatr ten nazywa się bora. Bora chłodzi wody powierzchniowe, które jednak wypływają z Adriatyku wzdłuż włoskiego wybrzeża.
Układ prądów w Adriatyku. Czerwone strzałki to ciepłe, słone wody powierzchniowe; niebieskie, zimniejsze wody denne. Jak widać, słone wody powierzchniowe, pozbawione składników odżywczych płyną na północ wzdłuż wybrzeża chorwackiego. Schłodzone, wracają wzdłuz włoskiego wybrzeża (fig. Tomobe03 CC-SA)
Oczywiście wody oligotroficzne są bardziej przejrzyste od wód z wyższą produkcją organiczną, np. mezotroficznych. W przypadku Basenu Lewantyńskiego, produkcja organiczna jest tak mała, że mówi się nawet o superoligotrofii. Stąd taka czysta, przejrzysta woda. To mniej więcej tak jak porównanie widoczności na pustyni podczas słonecznej pogody, do widoczności w dżungli.
Porównanie produktywności w Adriatyku na włoskim i chorwackim wybrzeżu (im ciemniejszy granat, tym mniej chlorofilu w wodzie) (fot. NASA, domena publiczna)
Pozostaje jeszcze kwestia rodzaju wybrzeża. Chorwacja ma skaliste wybrzeże, pozbawione bogatej szaty roślinnej i przy okazji pozbawione gleb. Z takiej nagiej skały niewiele może zostać spłukane czy też wywiane do wody. Odwrotnie jest po włoskiej stronie, gdzie z lądu wypłukiwane i wywiewane są składniki gleby, które użyźniają wody powierzchniowe, umożliwiając fitoplanktonowi rozwój, a wraz z nim kolejnym oragnizmom w łańcuchu pokarmowym.
Roczny poziom produkcji organicznej w Morzu Śródziemnym. We wschodniej części (Basenie Lewantyńskim) produkcja pierwotna jest niewiele większa od zera, pomimo delty Nilu w pobliżu (fig. Antoine et al., 1995).
No i na koniec, pozostaje do omówienia działalność człowieka, główne źródło zanieczyszczeń. Wybrzeże dalmatyńskie ma pod tym względem szczęście. Obecnie prawie cały przemysł Chorwacji znajduje się na północy kraju, w Slawonii czy okolicach Zagrzebia. A to już dorzecze Dunaju, który spływa do Morza Czarnego.

Źródła:
MERF (Marine Fertilization)
Antoine, D., Morel, A. and André, J.M., Algal pigment distribution and primary production in the Eastern Mediterranean as derived from Coastal Zone Color Scanner observations. Journal of Geophysical Research., 100: 16193-16209,1995.
Nagłówek:  Photo Credit: Let Ideas Compete via Compfight cc

sobota, 1 czerwca 2013

Mamy płynną krew mamuta - czy aby naprawdę?

Mamy fiolkę z krwią mamuta! Taka sensacyjna wiadomość obiegła niedawno serwisy światowe. Krew zdobyli rosyjscy polarnicy, którzy na początku maja 2013 r. wydobyli z wiecznej zmarzliny w Jakucji samicę mamuta. Samica zginęła w wieku około 50-60 lat mniej więcej 10 do 15 tysięcy lat temu. To niesamowite, że krew w stanie płynnym przetrwała tyle lat. Rosjanie twierdzą, że widocznie mamuty wytwarzały dotąd nieznane składniki krwi zapobiegające jej zamarznięciu. Oczywiście, płynna próbka krwi zbliża rosyjskich uczonych do szans sklonowania mamuta, o czym media też zdążyły napomknąć. Ale czy naprawdę?

Doniesienia o syberyjskich mamutach stosunkowo często pojawiają się mediach. W końcu to na Syberii właśnie mamuty żyły najdłużej. Ostatnie osobniki tych włochatych słoniowatych żyły na Wyspie Wrangla, u syberyjskich brzegów Oceanu Arktycznego jeszcze około 4 tys. lat temu. Spotkałem się też z informacjami, że więźniowie gułagów żywili się mięsem mamutów wydobywanych z wiecznej zmarzliny. A Jacek Hugo-Bader, jeśli dobrze pamiętam, w Dziennikach kołymskich opisał swoje wrażenia z konsumpcji mięsa nosorożca włochatego, przyrządzonego przez jedną z gospodyń na Kołymie. Wynikało z opisu, że dla miejscowych to normalka. Jak nie ma co jeść, to idą do ogródka, nakopać mamutów. Nie pamiętam jednak, by Hugo-Bader wspominał czy befsztyk był krwisty.
Ciało samicy mamuta znalezione w maju 2013 roku w Jakucji.
Opublikowane przez Rosjan zdjęcia rzeczywiście przypominają ochłapy mięsa wyciągnięte z zamrażarki. Sensacyjne jest jednak to, że po przekrojeniu wypłynęła z nich krew, pomimo ujemnej temperatury. Było wtedy -10oC. Rosjanie stwierdzili, że taki stan zachowania krwi umożliwi im odnalezienie w niej żywych komórek mamuta. To by było naprawdę coś! Ale czy to możliwe - krew w stanie płynnym sprzed 10 tys. lat z żywymi komórkami?
Przekroje tkanki mamuta wyglądają jak mięso z zmarażarki. To z nich wypłynął czerwony płyn, obwieszczony jak krew.
Redaktorzy American Scientific też zwątpili. Zapytali specjalistów niezaangażowanych bezpośrednio w znalezisko, co sądzą o krwi mamuta syberyjskiego. Daniel Fischer z University of Chicago pisze tak (w wolnym tłumaczeniu):
Sensacyjna informacja może być efektem niezręcznego tłumaczenia oraz braku zgrania pomiędzy reporterami i naukowcami. Np. to nie jest pierwsza samica mamuta znaleziona z miękkimi tkankami. Poza tym, mówiąc o "żywych komórkach" naukowcy mieli zapewne na myśli  komórki z zachowanym DNA, które można byłoby wykorzystać do klonowania. Ponadto, nie sądzę, aby jakakolwiek krew mamuta nadawała się do klonowania. Znalezione w niej DNA jest zbyt zniszczone (pofragmentowane). Prawdopodobnie Rosjanie chcą pokazać DNA, które byłoby bliskie kryterium klonowalności. [..] W tej chwili trudno powiedzieć, co znaleziono. Czy to jest krew, czy jakaś inna substancja. Z pewnością jest to interesujące, ale na rezultaty musimy poczekać.
Inni naukowcy indagowani przez redakcję American Scientific podchodzili z podobną rezerwą do mamuciej krwi. To, że wypłynęło coś czerwonego z mamuta, nie oznacza, że to krew. Podobnie z odpornością na zamrożenie. Normalnie krew zamarza w temperaturze około -0.6oC. Znaleziony płyn nie zamarzł w -17oC. Ale jest też sporo współczensych organizmów, które potrafią chronić się przed niskimi temperaturami. Wiele bezkręgowców i niektóre kręgowce poprzez ekspresję peptydów i glikoprotein osiągają znaczne obniżenie punktu zamarzania płynów ustrojowych. Gdyby mamuty dokonywały tego w podobny sposób, byłby to faktycznie jedyny wśród ssaków przykład. Eksperci American Scientific wątpią jednak, aby krew o temperaturze -17oC była w stanie krążyć w żyłach mamuta. Czy można w takim przypadku mówić w ogóle o stałocieplności?

News z CNN - uwaga, krew:)


Tomasz Rożek też wątpi


Źródła:
Wong, K. 2013. Can mammoth carcass really preserve flowing blood and possibly live cells? Nature doi:10.1038/nature.2013.13103

Zdjęcia pochodzą z serwisu Siberian Times fot. Semyon Grigoriev