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
Pierwsze mchy pojawiły się na lądzie w ordowiku. Uruchomiona przez nie reakcja hydrolizy krzemianów doprowadziła do zlodowacenia i wielkiego wymierania.
Ocean pełen jest dźwięków. Trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów i odgłosy zwierząt. Coraz częściej jednak słychać hałas ludzkich urządzeń. Hałas, który zabija wieloryby.
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 Scientificpodchodzili 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 Scientificwątpią 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
Hel jest, drugim po wodorze, najliczniej występującym we Wszechświecie pierwiastkiem. Niestety, zasoby ziemskie w żaden sposób nie odzwierciedlają tej proporcji. Helu na Ziemi jest bardzo mało a będzie coraz mniej. Hel tracony jest bezpowrotnie i nie ma możliwości odzyskiwania helu już raz wykorzystanego. Ulatuje do atmosfery, a potem w kosmos. Baloniki z helem są drogie, a będą jeszcze droższe lub znikną na zawsze z jarmarków świątecznych. Na szczęście dla nas Polska jest helowym mocarstwem - na razie.
Obecnie hel pozyskiwany jest głównie jako produkt uboczny przy oczyszczaniu gazu ziemnego. I tak się szczęśliwie składa, że hel w skorupie ziemskiej skoncentrowany jest głównie właśnie w pobliżu złóż gazu ziemnego. Dlaczego szczęśliwie? Dlatego, że średnie stężenie helu w skorupie jest bardzo małe. Trudno je wyrazić nawet w skali ppb (ang. part per billion) czyli w liczbie atomów helu na miliard wszystkich. Innymi słowy, średnia zawartość helu to wartości rzędu 0.0000001% składu skorupy ziemskiej. Jak widać mało, a nawet bardzo mało. W atmosferze ziemskiej jest go nieco więcej bo stężenie sięga 5.2 ppm czyli około 5 atomów na milion wszystkich. Jednak wykorzystanie tego źródła helu jest problematyczne. Ponadto, hel bardzo trudno wchodzi w jakiekolwiek związki i, jak to się mówi, jest bardzo lotny.
Ta jego przysłowiowa lotność i brak związków powoduje, że chętnie ulatuje z atmosfery w kosmos. Ziemia pozbywa się helu o wiele szybciej niż wodoru, gdyż ten ostatni uwięziony jest np. parze wodnej. Najszybciej odgazowanie atmosfery i ulatywanie helu w kosmos odbywa się w pobliżu biegunów, gdzie linie pola magnetycznego Ziemi są bardzo wydłużone, a część z nich jest otwarta, co pozwala helowi opuścić ziemskie pole grawitacyjne, szczególnie dzięki tzw. wiatrowi słonecznemu.
Jak już wspomniałem, hel związany jest głównie ze złożami gazu ziemnego, ale nie wszystkie jego pokłady zawierają dostateczne ilości helu. Jedynie kilka krajów na świecie ma złoża, z których opłaca się ekstrahować hel. Zdecydowanym potentatem są Stany Zjednoczone. Allah nie poskąpił także helu Katarowi i Algierii, ale Polska jest na czwartym miejscu (!) w produkcji helu na świecie. W tej chwili jesteśmy jedynym krajem Unii Europejskiej, który dostarcza komercyjnych ilości helu na rynki światowe. Hel to polski hit eksportowy.
Główni producenci helu na świecie (na wykresie ceny helu) (Peplow, 2013)
Oczyszczaniem gazu ziemnego i pozyskiwaniem z niego helu zajmuje się oddział PGNiG w Odolanowie. Wykorzystuje się tam zaazotowany gaz ziemny wydobywany ze złóż rozmieszczonych na Niżu Polskim, głównie w województwie wielkopolskim czy lubuskim. Zawartość helu w tych złożach wynosi 0.3% do 0.4%. Zasobność polskich złóż helu szacowana jest na około 30 mln m3, a produkcja wynosi obecnie 3 mln m3 rocznie. Dla porównania Algieria ma ponad 8 mld m3 zasobów przy rocznej produkcji rzędu 20 mln m3. Katar odpowiednio ponad 10 mld m3 zasobów i 15 mln m3 produkcji rocznej. Z kolei USA mają 20.6 mld m3 zasobów przy rocznej produkcji rzędu 75 mln m3. Pozostaje jeszcze Rosja, której zasoby szacuje się na 6.8 mld m3.
Przez wiele lat problem wydobycia helu nie istniał, bo USA od lat 60-tych gromadziły potężne ilości tego gazu w podziemnych zbiornikach w Teksasie. Do 1970 r. udało się wtłoczyć pod ziemię 1.2 mld m3 helu. Jak widać, 40 razy więcej niż wynoszą polskie zasoby. Ale zbiornik jest już w połowie opróżniony, a światowy apetyt na hel stale rośnie. W tej chwili helu w USA starczy na cztery lata światowej produkcji na obecnym poziomie. Amerykanie zaczynają się rozglądać za dalszymi źródłami. Teoretycznie helu na Ziemi powinno być jeszcze na kolejnych 200-300 lat, ale złoża skupione są tylko w kilku miejscach na świecie. Dlaczego?
Procentowe zużycie helu oraz główni producenci, w tym Odolanów (wg National Post)
Skupienie złóż helu w kilku tylko miejscach związane jest to z pochodzeniem helu ziemskiego. Około 95% tego pierwiastka jest wynikiem rozpadu promieniotwórczego uranu i toru w skorupie ziemskiej. Głównie udział w wytwarzaniu helu biorą izotopy 238U i 232Th, które rozpadają się do stabilnych izotopów ołowiu. Większość helu ulega podczas reakcji dyfuzji do atmosfery i dalej w przestrzeń kosmiczną. Tylko niewielka część zatrzymywana jest w nieprzepuszczalnych warstwach skorupy, w tym w złożach zawierających metan. Na podstawie obecnego stężenia izotopów uranu i toru w skorupie ziemskiej oraz porównując czas ich połowicznego rozpadu ze stężeniem helu w atmosferze wyliczono, że Ziemia utraciła w ciągu 4 mld lat swej historii 1014 ton helu. Czyli na Ziemi pozostała jedynie 10-7 część helu jaki wytworzył się na Ziemi od początku jej istnienia. Ponieważ reakcja rozpadu trwa także dziś, hel nadal jest wytwarzany. Szacuje się, że jest tego około 3x103 tony helu rocznie. Niewiele. Poza tym wspomniane izotopu uranu i toru rozsiane są po różnych minerałach i nie możliwości jakiejkolwiek koncentracji tych minerałów w celach komercyjnych. Dlatego też złoża gazu ziemnego z helem pozostają jedynym źródłem helu.
Po co nam hel? Oczywiście hel nie jest używany tylko do wypełniania baloników. Hel jest niezastąpiony do wytwarzania bardzo niskich temperatur, np. do chłodzenia nadprzewodników. Używają go także nurkowie, jako mieszankę do oddychania. Ponieważ hel nie był gazem wybuchowym stosowano go do wypełniania sterowców lub balonów. Procentowo wygląda to tak: chłodzenie (kriogenika) zużywa 32% helu; czyszczenie ciśnieniowe - 18%; spawanie (w osłonie helowej) - 13%; wyszukiwanie przecieków - 4%; mieszanka oddechowa - 2%; inne (w tym dziecięce baloniki) - 13%!
Teraz chyba łatwiej wysupłać z kieszeni 20 złotych na balonik helowy dla dziecka.
Źródła:
Bradshaw, A.M. & Hamacher, T., 2013. Nuclear Fusion and the helium supply problem. Fusion Engineering and Design.
Peplow, M., 2013. US bill would keep helium store afloat. Nature 497: 168-169.
Dżuma, która zdziesiątkowała Cesarstwo Bizantyńskie za czasów cesarza Justyniana spowodowana była przez bakterię Yersinia pestis. Tak wynika z analizy szkieletów ofiar tej epidemii z VI w., w których znaleziono DNA tej Gram ujemnej bakterii. Co prawda, już wcześniej podejrzewano, że to właśnie jersinia jest odpowiedzialna za dżumę Justyniana, ale teraz mamy dowody wprost. Natomiast nowym faktem, który może zmienić interpretację źródła justuniańskiej dżumy, jest jej pochodzenie. Pałeczki jersinii pochodziły z Azji. Prawdopodobnie była to odmiana wyjściowa do mongolskiej jersinii z XIV w.
Dżuma Justyniana należy do 10 największych plag, które nawiedziły ludzkość. Epidemia czarnej śmierci przypadła akurat w okresie, kiedy cesarz Bizancjum Justynian I Wielki odbijał z rąk plemion germańskich Italię. W roku 541 n.e. Imperium Bizantyńskie miało szansę na odbudowę Cesarstwa Rzymskiego w dawnych granicach, łącznie z prowincjami zachodniorzymskimi. Jednak dżuma, która nawiedziła Konstantynopol zdziesiątkowała jego ludność, zabijając po kilka tysięcy osób dziennie w samej tylko stolicy. W 543 r. dżuma Justyniana sięgała już granicy francusko-niemieckiej. Justynianowi, który o mały włos sam nie padł ofiarą dżumy, nie udało się utrzymać władzy w prowincjach zachodniorzymskich. Dżuma wdarła się do Europy, a Italia najechana przez Longobardów podzielona została na niewielkie królestwa.
Justynian I Wielki - cesarz Bizancjum uznany za świętego obrządku wschodniego. Tu na mozaice z kościoła w Rawennie (fot. Sebastia Giralt).
Szacuje się, że epidemia dżumy, która w granicach starożytnego Rzymu trwała do połowy VIII w. pochłonęła ponad połowę jej populacji ludzkiej. Europa zmieniła swe oblicze, w jej sercu pojawiły się ludy, które wcześniej były na jej obrzeżu. Zbieżność dat dżumy Justyniania i czasu występowania tzw. pustki osadniczej na ziemiach polskich jest uderzająca. W osadach badanych przez archeologów notuje się brak wartsw kulturowych związanych z osadnictwem w okresie od ok. 450 do 650 r. n.e. Bezpośrednią przyczyną był najazd Hunów i wojny w imperium Hunów po śmierci Atylli, ale te 200 lat pustki mogło być również spowodowane szalejącą w Europie czarną śmiercią. Na wyludnione tereny wkroczyły plemiona słowiańskie a osłabione Bizancjum nie było w stanie powstrzymać ich pochodu przez Bałkany.
Nowe dane uzyskane z analizy szczątków ludzkich potwierdzają, że dżuma związana była z Gram ujemną pałeczką Yersinia pestis (Harbeck et al., 2013). Ponadto szczegółowa analiza DNA doprowadziła do wniosku, że starożytna jersinia pochodziła z Azji, a nie, jak wcześniej sugerowano, z Afryki. Azjatycka odmiana jersinii odpowiada także za epidemie dżumy z czasów najazdów mongolskich w XIV w. oraz XIX-XX w. epidemii, która rozpoczęła się w Chinach w 1850 r.
Pozycja jersini z dżumy Justyniana na drzewie filogenetycznym (niebieski kwadracik). Żółte kwadraciki, to pozycja filogenetyczna jersini z dżumy XIV-wiecznej. Skróty: ANT-antiqua; MED-mediaevalis; ORI-orientalis oznaczają współcześnie wyróżniane typu pałeczek dżumy (wg Harbeck et al., 2013)
DNA jersini otrzymano metodą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Dzięki temu ustalono genotyp pałeczki Y. pestis obecnej w szkieletach z czasów Justyniana. Z analizy filogenetycznej wynika, że bakteria należy do wczesnej linii rozwojowej jersini,która odpowiada również za epidemię XIV w. zaliczanej do typu antiqua.
Zanim dopadnie nas kolejna epidemia dżumy, warto pamiętać, że jersinia to nie tylko pałeczki dżumy. W Polsce można się zakazić Yersinia enterocolitica, która bywa w mięsie wieprzowym. Coraz częściej dochodzi do zakażeń tą bakterią, które mogą prowadzić do przewlekłych chorób autoimmunologicznych. Bakteria ta jest tym bardziej groźna, że póki co, w Polsce nie ma obowiązku badania mięsa na obecność jersinii. Bodaj wszystkie gatunki Yersinia wytrzymują niskie temperatury, a nawet zamrażanie. Jedynym sposobem żeby je zabić jest dostatecznie wysoka temperatura podczas długotrwałego gotowania lub smażenia.
Źródła: Harbeck, M., Seifert, L., Hänsch, S., Wagner, D., Birdsell, D., Parise, K., Wiechmann, I., Grupe, G., Thomas, A., Keim, P., Zöller, L., Bramanti, B., Riehm, J., & Scholz, H. (2013). Yersinia pestis DNA from Skeletal Remains from the 6th Century AD Reveals Insights into Justinianic Plague PLoS Pathogens, 9 (5) DOI: 10.1371/journal.ppat.1003349
fot. w nagłówku - Hagia Sophia ufundowana przez cesarza Justyniana Photo Credit: Sr. Samolo via Compfightcc
Kiedy w Polsce obchodziliśmy Dzień Flagi, w obserwatorium na Hawajach zarejestrowano rekordowy poziom stężenia dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze. Wieczorem, 2 maja 2013 r., po zachodzie słońca, kiedy ustała fotosynteza, stężenie CO2 w atmosferze dobiło do rekordowego poziomu 400 ppm czyli do 0.04%. To najwyższa wartość od czasu zainstalowania czujników w 1958 r. Mało tego, to największe stężenie w ciągu ostatnich 800 tys. lat.
Obserwatorium znajduje się w pobliżu szczytu hawajskiego wulkanu Mauna Loa (Mauna Loa Observatory - MLO) i dostarcza obecnie danych pomiarowych z najdłuższej, nieprzerwanej obserwacji stężenia CO2 w atmosferze ziemskiej. Krzywa zmian nazywana bywa krzywą Keelinga od nazwiska Charlesa Davida Keelinga, który w 1956 zainicjował program pomiaru stężenia ditlenku węgla w atmosferze a w 1958 roku doprowadził do otwarcia obserwatorium na Hawajach.
Od 2 maja stężenie CO2 cały czas oscyluje wokół 400 ppm, co prawda średnia dobowa jest nieco niższa, ale maksymalne stężenie 3, 7 i 8 maja przekraczało 0.04% CO2 w atmosferze. Kiedy rozpoczęto rejestrację pod koniec lat 50-tych - stężenie wynosiło w granicach 315 ppm. Szacuje się, że tzw. średnia przed-industrialna to 280 ppm.
400 ppm rejestrowano już w ubiegłym roku w arktycznych stacjach pomiarowych, ale to właśnie wskazania hawajskich mierników, ze względu na swoje położenie na środku oceanu traktowane są jako średnia dla całej Ziemi. Tak więc
możemy uznać, że właśnie 2 maja 2013 r. padł globalny rekord nie pobity od conajmniej 800
tys. lat.
Stężenie ditlenku węgla w ostatnich 800 tys. lat. Widać olbrzmi skok obecnego stężenia. Część badaczy sądzi, że przekroczyliśmy granicę, gdzie stężenie będzie przyrastało w sposób wykładniczy (wg Scripps Institution of Oceanography).
Średnie stężenie dobowe CO2 niebawem spadnie o kilka ppm-ów, co jest związane z rozpoczęciem wegetacji roślin półkuli północnej. Rośliny w procesach fotosyntezy pobierają dwutlenek węgla z atmosfery, stąd charakterystyczny ząbkowany przebieg krzywej Keelinga, związany z porami roku. Jak się domyślacie, najwyższe stężenie CO2 spodziewane jest tuż przed rozpoczęciem wiosennej fotosyntezy na półkuli północnej, gdzie znajduje się większość lądów. Spadek jednak nie przekracza 10 ppm i w przyszłym roku bariera 400 ppm będzie pokonana znacznie wcześniej.
Krzywa Keelinga. Zielona linia oznacza 400 ppm (wg MLO).
Jaka będzie przyszłość? Stężenie będzie rosło, przynajmniej przez najbliższe lata. Za naszego życia świętować będziemy przekroczenie 450 a może i 500 ppm. W ubiegłym roku ludzie wyemitowali do atmosfery 36 miliardów m3 CO2, o 1 miliard więcej niż w poprzednim roku. I to tylko z powodu recesji. Magiczna wartość krytycznego stężenia dwutlenku węgla przesunięta została na 450 ppm. Tej granicy nie powinniśmy przekroczyć, podobno. Zakłada się, że przy stężeniu 450 ppm CO2 średnia temperatura na Ziemi wzrośnie o 2oC. Póki co, nie jesteśmy na to przygotowani, przynajmniej my Polacy. Wystarczy popatrzeć na to jak się budujemy.
Źródła:
ESRL Global Monitoring Division - Mauna Loa Observatory (MLO)
Fot. w nagłówku - Plaża na Hawajach Photo Credit: Justin Ornellas via Compfightcc
Batalia o życie pszczół zakończyła się zwycięstwem pszczelarskiego lobby. Zakazano stosowania szkodliwych pestycydów - donosi ogólnopolski portal. Tymczasem prawda jest bardziej skomplikowana. Pszczelarze również zabijają pszczoły, podając im, w zamian za podebrany wcześniej miód jego substytuty zawierające cukry proste (syrop glukozowo-fruktozowy).
Nie jest to czcza gadanina, tylko wyniki badań opublikowanych parę dni temu w poważnym czasopiśmie naukowym, do jakich zalicza się PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America czyli Rozprawy Państwowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych.
Problemy z pszczołami w dużych pasiekach notowano już parę lat temu w Stanach Zjednoczonych. Z biegiem czasu okazało się, że zjawisko pomoru pszczelego ma o wiele szerszy zasięg i dotyczy także Europy. Nie znano dokładnie przyczyn tego zjawiska a pszczelarze i tzw. ekolodzy szybko znaleźli, jak się zdaje, winnych. "Nieoceniony" Onet.pl donosi:
Jako główne przyczyny wymierania pszczół wymienia
się pasożyty, zmiany klimatu i chemizację rolnictwa. Tę ostatnią
naukowcy wskazują jako szczególnie istotną. Spośród wielu chemicznych
środków stosowanych w rolnictwie, jako wyjątkowo niebezpieczne dla
pszczół wskazuje się pestycydy z grupy neonikotynoidów.
W tym samym tekście pszczelarze utyskują, że w tym roku zginęła conajmniej 1/5 pszczelich rodzin. Problem dotyczy oczywiście nie tylko pszczelarzy, którzy żyją ze sprzedaży miodu, ale także nas wszystkich, gdyż pszczoły zapylają większość kwiatów roślin spożywanych przez człowieka. Zresztą, można samemu poczytać o apokaliptycznej wizji świata bez pszczół.
Jednak w świetle badań entomologów z University of Illinois (Mao et al., 2013) prawda prezentuje się nieco bardziej skomplikowanie. Większość dowodów pszczelarskiej zbrodni wskazuje na stosowanie przetworzonych produktów hydrolizy węglowodanów, czyli cukrów prostych, którymi karmione są pszczoły pozbawione przez człowieka miodu. Wiadomo jednak, że pszczoły karmi się cukrem od czasów, kiedy cukier jest tańszy od miodu. Dlaczego więc dopiero teraz nastąpił pszczeli kolaps?
Prawdopodobnie jest to związane z wprowadzaniem coraz to nowych generacji środków ochrony roślin. Jak już wspomniałem, wcześniej cukier nie szkodził pszczołom, gdyż nie były narażone na kontakt z nowymi rodzajami pestycydów. Ich układ odpornościowy radził sobie doskonale jeszcze w latach 70-tych ze stosowanymi wówczas środkami ochrony roślin. Obecnie sobie nie radzi a zastępowanie miodu fruktozą prowadzi do spadku odporności pszczół i ich chorób czy pomoru.
Jako największy problem i główną przyczyną obecnego wymierania pszczół wskazuje się na ich zmniejszony kontakt z para izomerem kwasu kumarowego. p-Kwas kumarowy znajduje się w ściankach pyłku roślin, a nie w nektarze, który przyciąga pszczoły. Podczas zbierania nektaru, pyłek wraz z p-kwasem kumarowym przyczepia się do odnóży pszczół, i w dużym skrócie mówiąc, przyczynia się do jej detoksykacji. Tymczasem karmienie pszczół fruktozą przez pszczelarzy i tym samym odciąganie ich od pyłku roślinnego ogranicza kontakt z kumaryną i spadek odporności pszczół.
Może dodawać pyłek do cukru i w ten sposób ratować pszczoły?
Źródła: Mao, W., Schuler, M., & Berenbaum, M. (2013). Honey constituents up-regulate detoxification and immunity genes in the western honey bee Apis mellifera Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1303884110
Gupiki lubią wyskakiwać ponad wodę. W naturze jest to dla nich szalenie ważne, jednak w warunkach domowego akwarium może skończyć się lądowaniem na śmiercionośnym, suchym dywanie. Daphne Soares, która przez gupiki zmarnowała kubek mrożonej herbaty, postanowiła dowiedzieć się, co skłania gupiki do skakania. Za pomocą kamery szybkoklatkowej sfilmowała gupiki i przeanalizowała dokładnie, jak to się dzieje, że gupik potrafi tak wysoko skakać. Razem z Hilary S. Bierman doszły też do wniosków dlaczego gupiki skaczą.
Gupiki czyli pawie oczka (Poecilia reticulata) to chyba jedne z najpopularniejszych rybek akwariowych. Niedoświadczonym akwarystom zdarza się jednak po powrocie do domu zastać gupiki na podłodze. Jaka siła każe gupikom wyskakiwać z akwarium? I jak one to robią?
Z analizy obrazu kamery szybkoklatkowej (high speed camera) wynika, że gupiki nie wyskakują z akwarium przypadkowo. One przygotowują się do skoku ponad powierzchnię wody. Wygląda to jak start do rozbiegu w skoku wzwyż. Gupik, który zamierza skoczyć, zatrzymuje się, następnie cofa się wolno mniej więcej o długość ciała jakby nabierał rozpędu, poczym gwałtownie rusza do przodu i wyskakuje ponad wodę. Czegoś takiego nie notowano jeszcze u skaczących ryb.
W ten sposób gupiki potrafią wyskoczyć na wysokość 8 długości swojego ciała z prędkością grubo ponad 1 m/s (4 stopy na sekundę).
Wykres zależności prędkości gupika od wysokości skoku (A); głębokości zanurzenia do wysokości skoku ponad wodę - korelacja ujemna (B) oraz długości rozpędu, czyli cofnięcia się przed skokiem, do wysokości skoku - korelacja dodatnia (B) (Soares & Bierman, 2013).
W artykule opublikowanym w PLOS One badaczki dochodzą do wniosku, że gupiki nie skaczą bez sensu. One mają w tym swój cel. Jest nim, ewolucyjnie wykształcona, zdolność do pozyskiwania nowych terytoriów dostępnych w górę biegu strumieni (w tym przypadku chodzi o dzikie gupiki z Trynidadu). Każdy gupik, któremu uda się wyskoczyć powyżej progu, do wyższej partii strumienia, zapewnia sobie wody wolne od konkurentów z własnego gatunku oraz wolne od drapieżników wyspecjalizowanych w polowaniu na gupiki. W ten sposób gupiki zapewniają sobie zdolność do ekspansji. Taka strategia pozwala także gupikom zachować duża zmienność genetyczną.
Sekwencja ruchów gupika przed skokiem. Obejrzyj parę razy (to tylko 3 sek.) i zwróć uwagę na początkowe cofnięcie przed skokiem (Soares & Bierman, 2013)
Aha, a o co chodziło z tą mrożoną herbatą? Daphne Soares od kilku lat bada ewolucyjne zmiany w pniu mózgu gupików. I w czasie tych badań gupik wyskoczył z akwarium, prosto do kubka z ice-tea. To podobno skłoniło ją do rozwiązania zagadki gupiczych (gupikowych?) skoków.
Źródła: Soares, D., & Bierman, H. (2013). Aerial Jumping in the Trinidadian Guppy (Poecilia reticulata) PLoS ONE, 8 (4) DOI: 10.1371/journal.pone.0061617
Microraptor gui, opierzony, czteroskrzydlaty dinozaur z grupy dromeozaurów był wielbicielem ryb. Wszystko wskazuje na to, że ryby mogły być jednym z głównych składników jego pożywienia.
Microraptor gui jest jednym z ciekawszych przedstawicieli dromeozaurów. Cechą dla niego charakterystyczną są upierzone kończyny przednie i tylnie, które pomogały mu w szybowaniu. Mikroraptor miał zatem cztery skrzydła.
Jego znakomicie zachowane szkielety znajdowane są w osadach dolnej kredy w północno-wschodnich Chinach. Stanowisko geolgiczne dostarcza także mnóstwo innych okazów, reprezentujących wspólnie tzw. ekosystem Jehol. Doskonały stan zachowania mikroraptorów pozwala na zaglądanie im do wnętrza przewodu pokarmowego, co jest nie lada gratką dla paleodietetyków.
Z zawartości niestrawionej do końca treści pokarmowej dowiedzieliśmy się, że mikroraptor polował na ptaki oraz małe ssaki. Prawdopodobnie ofiary znajdowały się na drzewach w momencie ataku. Tym razem jednak w treści żoładka mikroraptora odnaleziono fragmenty ryb kostnych (Xing et al., 2013).
Szkielet mikroraptora z niestrawionym pokarmem (A). Na obrazku (C) strzałkami zaznaczono dwa rybie kręgi; na (D) widać przednie zęby wygięte ku przodowi (wg Xing et al., 2013).
Mikroraptor prawdopodobnie latał także nad lustrem wody i wyławiał ryby pojawiające się przy powierzchni. Cechy szkieletu, a szczególnie uzębienia, mikroraptora wskazują na to, że ryby musiały być jednym z podstawowych składników diety tego uskrzydlonego gada. Szczegółowe analizy uzębienia mikroraptora wykazały, że zęby miały gładkie powierzchnie ze zredukowanym w stosunku do innych dromeozaurów dodatkowymi ząbkami. Podobne zęby posiadają spinozaury, które uważa się za przedstawicieli rybożerców. Ponadto, część przednich zębów była wygięta ku przodowi, a dwa, najbardziej wysunięte ku przodowi prawdopodobnie wystawały poza linię zgryzu. Bardzo przypomina to cechy uzębienia współczesnych rybożerców np. innych ryb, ptaków czy krokodyli.
Mikroraptor rozprawia się z rybką na brzegu (rys. Emily Willoughby).
Można oczywiście założyć, że ryba była już martwa i leżała na brzegu, albo nawet na drzewie, ale to tylko takie gdybanie.
Źródła: Xing, L., Persons, W., Bell, P., Xu, X., Zhang, J., Miyashita, T., Wang, F., & Currie, P. (2013). PISCIVORY IN THE FEATHERED DINOSAUR
Evolution DOI: 10.1111/evo.12119
Jeśli ewolucja życia odpowiada prawu Moore'a, to życie musiało zaistnieć zanim powstała Ziemia. Tak przynajmniej wynika z wyliczeń genetyków - Alexeia Sharova i Richarda Gordona.
Prawo Moore'a, jak sama nazwa wskazuje, zostało zdefiniowane przez założyciela firmy Intel, Gordona Moore'a, który zauważył, że liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 12 miesięcy. W związku z tym, liczba tranzystorów w mikrochipach rośnie w sposób wykładniczy. Co ciekawe, obserwacji tych dokonał już w połowie lat 60-tych, a sama prawidłowość została przeniesiona także na inne urządzenia elektroniczne. Szczególnie na pojemność dysków czy wielkość pamięci operacyjnej. Zmianie ulegał jedynie czas potrzebny do podwojenia. Obecnie, wynosi podobno 24 miesiące.
Dociekliwym polecam wyliczenie czasu powstania pierwszego mikrochipu na podstawie liczby tranzystorów obecnych we współczesnych układach scalonych. Powinno wyjść ok. 1960 roku, czyli właśnie wtedy, kiedy powstał pierwszy układ scalony.
Prawo Moore'a - liczba tranzystorów w czasie. Ponieważ skala na osi pionowej jest logarytmiczna, korelacja jest liniowa a nie wykładnicza (fig. Wgsimon BY-SA)
Powyższe prawo Moore'a zostało zaadoptowane do wyliczenia początków tworzenia się biologicznej złożoności. Sharov i Gordon wyliczyli, że genetyczna złożoność organizmów podwaja się co 376 mln lat. Umieścili to na wykresie, gdzie złożoność genetyczna przedstawiona jest w skali logarytmicznej. Linia korelacji (regresji) genetycznej złożoności przecina się z osią czasu ok. 9,7 mld lat temu. Zatem, to byłby czas powstania pierwszej pary nukleotydów czyli powstania życia (samoreplikujących się cząsteczek).
Linia regresji dla głównych form życia na Ziemi przecina się z osią czasu na liczbie 9,7 mld (fig. Sharov & Gordon, 2013).
Gdyby to była prawda, to okazuje się, że potrzeba było 5 mld lat do powstania komórek o bakteryjnym stopniu skomplikowania genetycznego. Ponadto, środowisko powstania życia było zupełnie różne od ziemskiego (Ziemia powstanie dopiero za 5 mld lat przecież). Ale jeszcze ciekawsze jest to, że przed bakteriami znanymi z ziemskich osadów prekambru nie było w naszym Wszechświecie innych, bardziej złożonych form życia. Tym bardziej inteligentnych istot, które mogłyby odwiedzić młodą Ziemię i "zaszczepić" na niej życie.
Przy okazji autorzy rozprawiają się także z równaniem Drake'a, które wyliczało prawdopodobną liczbę cywilizacji technologicznych w naszej Galaktyce. Takie cywilizacje po prostu dopiero powstają, podobnie do ziemskiej. Jednocześnie, w takich cywilizacjach możemy zaobserwować przyspieszanie złożoności poprzez dodanie systemów opracowywania informacji, np. książki, komputery czy internet. W rezultacie postęp technologiczny umożliwia podwajanie złożoności co ok. 20 lat.
No i powraca oczywiście teoria panspermii, tym razem w nowej odsłonie.
Źródła: Alexei A. Sharov, & Richard Gordon (2013). Life Before Earth arXiv arXiv: 1304.3381v1
fot. w nagłówku Photo Credit: jurvetson via Compfightcc
Połowa kwietnia, w Alpach jeszcze ponad 3 metry śniegu a tu niespodzianka. W 2012 roku 98% austriackich lodowców znacznie stopniało. Najwięcej cofnął się, leżący w masywie Grossglockner, lodowiec Pasterze - ponad 97 metrów. To dotychczasowy rekord rocznego topnienia lodowców w austriackich Alpach.
Wnioski oparto na pomiarach rozmiarów 95 lodowców. Spośród nich, 93 lodowce cofnęły się średnio o 17.4 metra a tylko 2 nie zmieniły swoich rozmiarów. Rekordowy wynik zaniku lodu odnotowano na wspomianym już lodowcu Pasterze - 97.3 metra, co jest największym cofnięciem się lodowca od czasu rozpoczęcia pomiarów w 1879 roku. Poprzednio notowano znacznie mniej, pomiary mieściły się w granicach -24.7 do -40.3 metra. Z pozostałych lodowców, lodowiec Gepatschferner w dolinie Kaunertal cofnął się o 72.7 metra a Waxeggkees o 52 metry.
Zanik lodowca Waxeggkees widoczny na zdjęciach z lat 1929-2012 (wg www.gletscherarchiv.de)
Dla porównania, w 2011 roku austriackie lodowce cofnęły się średnio o 17 metrów; w 2010, tylko o 14 metrów. Powody cofania się lodowca, generalnie rzecz biorąc, ograniczają się do jednego: więcej stopniało latem niż napadało zimą. Austriackie Towarzystwo Alpejskie uważa, że stoi za tym wzrost średniorocznych temperatur. Okazuje się, że nawet zwiększone opady śniegu nie niwelują wzrostu temperatur. Zima 2011/12 była cieplejsza o 1.3oC od średniej długoterminowej, a lato o 2.2oC.
Bardzo pouczające jest przestudiowanie wykresu pokazującego ruch lodowców od 1879 r. (rysunek poniżej). Widać, że tempo cofania się lodowców stale się zwiększa. Jedynie w latach 1970-1991 mieliśmy częściowy przyrost lodu w Alpach. Pewnym pocieszeniem dla miłośników lodu może być ogólny trend spadkowy tempa cofania się lodowców alpejskich notowany w ciągu ostatnich 20 lat.
Tempo cofania się lodowców w Alpach (na czerwono). Niebieski oznacza przyrost, szary - brak zmian (wg OeAV)
Prognozy są takie, że lodowce nadal będą znikać w Alpach w podobnym tempie. Być może jesteśmy ostatnim pokoleniem, które doświadczy ich obecności. Oczywiście, ciekawe jak na tym tle zapisze się rok 2013, który, przynajmniej z polskiej perspektywy, zaczął się bardzo mroźnie i śniegowo.
---------
ps. lodowiec Pasterze czyta się paster-ze ;)
Przy okazji przedłużającej się zimy i dyskusji na temat zmian klimatu warto uzmysłowić sobie, że wpływ na te zmiany ma bardzo wiele czynników i tak naprawdę, to nie wiemy jak będzie w Polsce za 50 czy 100 lat. Jedyne co możemy zrobić to przyglądać się zmianom z przeszłości i wyciągać wnioski na przyszłość. To takie okrągłe zdanie, z którego nic nie wynika, m.in. dlatego, że wachlarz przyczyn i skutków jest ogromny. Przykładem niedawnych zmian klimatycznych, których do końca jeszcze nie rozszyfrowaliśmy jest tzw. wilgotny okres afrykański, który związany był z holoceńskim optimum klimatycznym.
Być może niektórzy pamiętają film "Angielski pacjent", który rozpoczyna się sceną malowania sylwetek pływaków, znanych z jaskini, w której umiera później główna bohaterka. Jaskinia Pływaków (Cave of Swimmers) położona jest w pd.-zach. Egipcie, na płaskowyżu Gilf Kebir, w pobliżu granicy z Libią. Oprócz wspomnianych pływaków, wśród rysunków naskalnych pełno jest zwierząt, w tym słoni, żyraf, antylop, bydła i kóz. No i łowców. Jaskinię odkrył w 1933 r. podróżnik węgierski László Almásy, który napisał później, że rysunki obrazują bujne życie, które kiedyś kwitło na tym pustynnym płaskowyżu. Jednak przed wojną brakowało ludziom wyobraźni i wiedzy na temat zmian klimatu, więc sugestie Almásy'ego traktowano jako jego fantazje. Wydawało się przecież niemożliwe, żeby największa pustynia świata była nie tak dawno rajskim ogrodem.
Ale takich scen jak na płaskowyżu Gilf Kebir jest na Saharze więcej. W połowie XIX w. niemiecki badacz Afryki, Heinrich Barth, podróżując z Trypolisu do Timbuktu natknął się jako pierwszy Europejczyk na saharyjskie petroglify. Wspominał później, że przedstawione na nich bogactwo życia ogromnie kontrastowało z bezludnym krajobrazem pustyni. Podobnie jak niemal sto lat później, Barthowi również trudno było wyobrazić sobie, że Sahara wyglądała kiedyś zupełnie inaczej.
Dzisiaj wiemy, że petroglifów na Saharze przedstawiających bogaty świat zwierzęcy jest bardzo dużo. Właściwie to należy uznać, że Sahara jest największym na świecie skupiskiem rysunków naskalnych. Wszystkie pochodzą sprzed ok. 9-6 tys. lat temu i wszystkie pokazują Saharę jako bujną sawannę lub zakrzewiony step. Dziś wiemy także, że petroglify pokazują prawdę. Sahara była kwitnącą krainą 7 tysięcy lat temu. Archeolodzy nazywają ten okres neolitem subpluwialnym, albo mokrą czy też zieloną Saharą. Geolodzy lub geografowie umieszczają te wydarzenia w holocenie.
Świat petroglifów Gilf Kebir i obecnej Sahary.
Holocen rozpoczął się wraz z końcem ostatniego glacjału. Było to ok. 10-11 tys. lat temu i holocen, jak na razie, trwa do dziś. Holocen oczywiście nie był klimatycznie jednorodny i mamy w nim kilka okresów cieplejszych i zimniejszych. Pomijając obecne zmiany, które nawet w skali holocenu są bardzo krótkie, najcieplejszy okres nazywany atlantyckim przypada na czas od 8 000 do 5 000 lat temu, czyli na wspomniane wydarzenia wilgotnego okresu afrykańskiego.
Z badań osadów jeziornych rozmieszczonych na Saharze wiemy, że poziom wód w okresie atlantyckim był znacznie wyższy, a samych jezior było też więcej. Dla przykładu, wysychające dziś jezioro Czad było wtedy większe od Morza Kaspijskiego (miało ponad 400 tys. km2). Takich megajezior było na Saharze kilka: megajezioro Fezzan w Libii, megajeziora Chotts w Algierii czy megajezioro Turkana.
Wilgotna Sahara przypominała leżący na południe od niej Sahel, pokryty sawanną. Zamieszkiwały ją liczne zwierzęta, łącznie z wymarłym żyrafowatym siwaterium czy pelorowisem, reprezentującym dzikie bydło. Wierzyć się nie chce, ale suchy dzisiaj jak pieprz masyw Tibesti pokrywały lasy dębowe i orzechowe. Rosły także lipy, olchy i wiązy, a u podnóża tego wulkanicznego masywu drzewa oliwne i jałowce. Doliny wypełniały rzeki pełne ryb. Krajobrazu dopełniali zaś łowcy-zbieracze, którzy w wolnych chwilach, popasając rysowali na skalnych ścianach saharyjską sielankę.
Badania przybrzeżnych osadów Atlantyku wykazały też, że wilgotna Sahara dostarczała znacznie mniej pyłu, co dowodzi istnienia zwartej pokrywy roślinnej znacznie zmniejszającej erozję eoliczną. Z zapisu w rdzeniach z dna oceanicznego wiemy też, że Sahara wyschła nagle. W przeciągu 100-200 lat zaczęła dostarczać tyle pyłu pustynnego co dzisiaj. Środowisko wilgotnej sawanny zastąpione zostało wybitnie suchą pustynią. Podobnie było też na Półwyspie Arabskim.
Wykresy zmian w ciągu ostatnich 20 tys. lat:
A) ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi;
B) poziom wód w jeziorach afrykańskich;
C) ilość wody wypływającej z Nilu;
D) ilość pyłu w osadzie z rdzenia oceanicznego pobranego u wybrzeży Mauretanii;
E) zmiany w składzie izotopu wodoru wosku roślinnego z jeziora Tanganika (deMenocal & Tierney, 2012).
Jak do tego wszystkiego doszło? Zazielenienie Sahary związane jest z przesunięciem się strefy monsunów bardziej na północ od równika, w ten sposób, że swoim zasięgiem objęły Saharę. Pokrywa się to z okresem maksimum nasłonecznienia wyliczonym dla 20oN na podstawie zmian parametrów orbity Ziemi. Orbita Ziemi ulega cyklicznym zmianom przebiegającym w trzech podstawowych cyklach, tzw. cyklach Milankovicia: cyklu ekscentryczności (ok. 400 lub 100 tys. lat), cyklu nachylenia ekliptyki (ok. 40 tys. lat) oraz cyklu precesji (ok. 26 tys. lat). W przypadku wilgotnego okresu afrykańskiego, mamy zaznaczony silny wpływ precesji Ziemi na ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.
Ennedi - pozostała namiastka zielonej Sahary
(Photo Credit: _desertsky via Compfightcc)
Obliczono, że ok. 10 tys. lat temu, wraz z początkiem holocenu, na 20oN dostarczane było ok. 480 W/m2 energii słonecznej. Obecnie jest to ok. 450 W/m2.Większenie nasłonecznie i wydłużone lato powodowało zwiększenie się różnicy temperatur pomiędzy lądem a oceanem. Latem Sahara nagrzewała się szybciej i mocniej od oceanu co wytwarzało szeroki pas niskiego ciśnienia nad lądem, zasysający wilgotne powietrze znad tropikalnego Atlantyku. W efekcie, letnie monsuny zasilały w wodę olbrzymie połacie północnej Afryki. Oczywiście, zimą występował odwrotny efekt, gdyż lądy szybciej wychładzają się od oceanu (bezwładność cieplna). Proste modele uwzględniające tylko oddziaływanie atmosfery pokazują, że zwiększenie letniego nasłonecznienia o 7% (czyli tyle ile podczas okresu atlantyckiego) spowodowało zwiększenie opadów monsunowych w Afryce o co najmniej 17%.
Przedstawione powyżej wykresy wyraźnie pokazują, że zmiany na Saharze miały gwałtowny charakter. Przejście od trwającego ponad 5 tys. lat okresu wilgotnego do suchego trwało zaledwie nieco ponad 100 lat (3-4 pokolenia ludzkie). Z zielonej krainy nie zostało nic, oprócz petroglifów. Ludność, która zamieszkiwała Saharę musiała przemieścić się w inne, bardziej przyjazne miejsca. Część z nich znalazała się w dolinie Nilu i dała początek cywilizacji starożytnego Egiptu. I to jest największa nauka na przyszłość - nic nie jest wieczne i do niczego nie należy się przyzwyczajać.
Posty
