Znajdź zawartość

Chińscy naukowcy dali nam kolejny powód, by pozostawiać niezgrabione liście w spokoju. Rośliny do przeprowadzania fotosyntezy potrzebują jonów tlenku żelaza na drugim stopniu utlenienia (Fe2+). Jednak większość żelaza w glebie stanowią jony na trzecim stopniu utlenienia (Fe3+). Uczeni ze Wschodniochińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Szanghalu odkryli, że żelazo zawarte w opadłych liściach pomaga uzupełnić te niedobory, zamieniając Fe3+ w Fe2+ za pomocą transferu elektronów. Rośliny w sposób naturalny zamieniają Fe3+ w Fe2+ za pomocą reakcji redukcji, w której biorą udział molekuły znajdujące się w korzeniach. Mimo to, nadal mogą cierpieć na niedobory Fe2+. Ma to poważne konsekwencje dla rolnictwa. Przez brak Fe2+ rośliny gorzej przeprowadzają fotosyntezę, dochodzi do zaburzeń w wytwarzaniu chlorofilu (chlorozy) w młodych liściach oraz słabego wzrostu korzeni, co prowadzi do zmniejszenia plonów, mówi Shanshang Liang, jeden z członków zespołu badawczego. Stosowane standardowo w rolnictwie nawozy nieorganiczne, jak FeSO4 nie są zbyt wydajne, gdyż dostarczane wraz z nimi jony Fe2+ szybko zmieniają się w Fe3+. Z kolei lepiej spełniające swoją rolę nawozy organiczne, jak chelaty żelaza, są drogie. Można, oczywiście, zmodyfikować rośliny genetycznie tak, by bardziej efektywnie czerpały Fe2+, jednak to wyzwanie zarówno naukowe, ponadto rośliny GMO wciąż budzą kontrowersje. Tymczasem wystarczy pozostawić szczątki roślin, by zapewnić dostarczenie do gleby składników zapewniających rozwój kolejnych pokoleń roślin. Chiński zespół już podczas poprzednich badań zauważył, że żelazo zmienia swoją wartościowość podczas biochemicznych reakcji polegających na transferze elektronów. Proces taki zachodzi pomiędzy Fe3+ a pewnymi enzymami w korzeniach roślin. Teraz naukowcy wykorzystali rentgenowską spektrometrię fotoelektronów, spektroskopię fourierowską w podczerwieni oraz spektroskopię UV-VIS do obserwacji zamiany Fe3+ w Fe2+ w liściach herbaty, zimokwiatu wczesnego i innych roślin. Nasza praca pozwala zrozumieć, skąd się bierze Fe2+ w glebie oraz w jaki sposób – za pomocą opadłych liści – dochodzi do zamiany Fe3+ w Fe2+. To bardzo wydajny proces, dodaje Shanshang Liang. Naukowcy zauważyli też, że wydajność całego procesu oraz równowaga pomiędzy jonami Fe2+ a Fe3+ mogą silnie zależeć od temperatury otoczenia. Dlatego też planują przeprowadzić badania w tym kierunku. Stwierdzili też, że kwasowość gleby ma istotny wpływ na wchłanianie Fe2+ przez rośliny. Jesteśmy też zainteresowani tym, w jaki sposób opadłe liście poprawiają jakość gleby. To może doprowadzić do opracowania nowych strategii produkcji rolnej, stwierdzają naukowcy. « powrót do artykułu

Naukowcy skupieni w organizacji Global Alliance on Health and Pollution z siedzibą w Szwajcarii dokonali ogólnoświatowej oceny wpływu zanieczyszczeń na śmiertelność wśród ludzi. W roku 2019 zanieczyszczenia zabiły około 9 milionów osób. Są więc największym środowiskowym czynnikiem ryzyka przedwczesnego zgonu. Zanieczyszczenia środowiska odpowiadają za 15% wszystkich zgonów na świecie. W poprzednim takim raporcie opisano zgony z powodu zanieczyszczeń w roku 2015. Również wtedy zmarło około 9 milionów osób. Jednak w międzyczasie zmieniła się struktura zanieczyszczeń zabijających ludzi. Z najnowszego raportu dowiadujemy się, że zmniejszyła się liczba zgonów związanych z zanieczyszczeniami z powodu skrajnego ubóstwa. Mniej ludzi umiera obecnie z powodu zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, spowodowanych np. używaniem otwartych palenisk. Odnotowano też mniej zgonów z powodu zanieczyszczonej wody pitnej. Jednak więcej osób umiera z powodu zanieczyszczeń powietrza na zewnątrz oraz z powodu zanieczyszczeń toksynami, np. ołowiem. To nowoczesne czynniki ryzyka, spowodowane zwiększoną industrializacją i urbanizacją. Od roku 2015 liczba zgonów spowodowanych tymi właśnie nowoczesnymi czynnikami ryzyka zwiększyła się o 7%, a od roku 2000 jest to aż 66-procentowy wzrost. Zanieczyszczenia środowiska to jedne z najpoważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi i całej planety. Fakt ich istnienia zagraża podstawom rozwoju nowoczesnych społeczeństw. Zanieczyszczenia te to m.in. pyły zawieszone, ozon, tlenki siarki i azotu, zanieczyszczenia wody pitnej i oceanów przez rtęć, azot, fosfor, plastik, odpady przemysłu naftowego czy też zatrucie gleby ołowiem, pestycydami, przemysłowymi związkami chemicznymi czy odpadami elektronicznymi. Zanieczyszczenia nie tylko zabijają ludzi, ale powodują też olbrzymie straty gospodarcze. W roku 2015 z powodu zanieczyszczeń światowa gospodarka straciła 4,6 biliarda USD, czyli 6,2 całej wartości światowej produkcji. Największy koszt zanieczyszczeń ponosi ludność krajów o niskich i średnicy dochodach. To tam notuje się aż 92% zgonów z powodu zanieczyszczeń i tam dochodzi do największych strat gospodarczych. Jak wyliczają eksperci, w roku 2019 zanieczyszczenia powietrza – zarówno wewnątrz pomieszczeń, jak i na zewnątrz – zabiły 6,7 miliona osób. Kolejnych 1,4 miliona zmarło z powodu zanieczyszczonej wody, a zanieczyszczenia ołowiem były odpowiedzialne za 900 000 zgonów. Z kolei toksyny związane z miejscem pracy przyczyniły się do 870 000 przedwczesnych zgonów. Dane pokazują, że mężczyźni są w większym stopniu narażeni na zgon z powodu zanieczyszczeń powietrza na otwartej przestrzeni, zatrucia ołowiem i zanieczyszczeń w miejscu pracy. Z kolei kobiety i dzieci są narażeni na większe ryzyko zgonu z powodu zanieczyszczonej wody. W wyniku zanieczyszczenia środowiska na całym świecie umiera wielokrotnie więcej osób niż z powodu przemocy, wypadków drogowych, AIDS, malarii i gruźlicy, niedożywienia i nadużywania alkoholu i narkotyków. Równie dużą liczbę zgonów powoduje jedynie palenie papierosów oraz bierne palenie. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy udało się wykazać, że długo żyjące rośliny absorbują mikroplastik i zatrzymują go w swoich tkankach. Z badań przeprowadzonych przez IGB (Instytut Ekologii Wód Słodkich i Rybołówstwa Śródlądowego im. Leibniza) oraz GFZ (Niemieckie Centrum Nauk o Ziemi) wynika, że brzozy mają zdolność do pochłaniania mikroplastiku. Brzozy od dawna używane są do oczyszczania gleby, potrafią one bowiem absorbować i zatrzymywać w tkankach zanieczyszczenia przemysłowe, jak np. metale ciężkie czy węglowodory. Jako, że ich korzenie znajdują się płytko pod powierzchnią gleby, gdzie stężenie mikroplastiku jest największe, naukowcy postanowili sprawdzić, czy brzozy absorbują też mikroplastik. Naukowcy oznakowali fluorescencyjnym barwnikiem fragmenty mikroplastiku o średnicy 5–50 mikormetrów i dodali je do gleby obok drzew. Pięć miesięcy później zbadali korzenie brzóz za pomocą skaningowej mikroskopii laserowej. Okazało się, że w różnych miejscach znajdują się fragmenty mikroplastiku. Zanieczyszczenie zostało wchłonięte przez od 5 do 17 procent korzeni. Tempo wchłaniania mikroplastiku i jego wpływ na krótko- i długoterminowe zdrowie drzew musi być przedmiotem kolejny badań. Jednak nasze pilotażowe badania pokazują, że brzozy potencjalnie mogą być długoterminowym rozwiązaniem pozwalającym na zmniejszenie ilości mikroplastiku w glebie i być może w wodzie, mówi główny autor badań Kat Austen. Świat produkuje rocznie ponad 400 milionów ton plastiku. Szacuje się, że około 30% plastiku trafia do gleby i słodkich wód. Większość z tworzyw sztucznych rozpada się z czasem na fragmenty o rozmiarach nieprzekraczających 5 milimetrów. To właśnie mikroplastik. Rozpada się on na nanocząstki o rozmiarach nie przekraczających 0,1 mikrometra. Szacuje się, że stężenie mikroplastiku na lądach jest od 4 do 23 razy większe niż w oceanach. « powrót do artykułu

Sadzenie drzew i zapobieganie pożarom lasów niekoniecznie prowadzi do uwięzienia większej ilości węgla w glebie. Autorzy badań opublikowanych na łamach Nature Geoscience odkryli, że planowane wypalanie sawann, użytków zielonych oraz lasów strefy umiarkowanej może pomóc w ustabilizowaniu węgla uwięzionego w glebie, a nawet zwiększenia jego ilości. Kontrolowane wypalanie lasów, którego celem jest zmniejszenie intensywności przyszłych niekontrolowanych pożarów, to dobrze znana strategia. Odkryliśmy, że w takich ekosystemach jak lasy strefy umiarkowanej, sawanny i użytki zielone, ogień może ustabilizować, a nawet zwiększyć ilość węgla uwięzionego w glebie, mówi główny autor badań, doktor Adam Pellegrini z University of Cambridge. Wynikiem dużego niekontrolowanego pożaru lasu jest erozja gleby i wypłukiwanie węgla do środowiska. Mogą minąć nawet dziesięciolecia, nim uwolniony w ten sposób węgiel zostanie ponownie uwięziony. Jednak, jak przekonują autorzy najnowszych badań, ogień może również prowadzić do takich zmian w glebie, które równoważą utratę węgla i mogą go ustabilizować. Po pierwsze, w wyniku pożaru powstaje węgiel drzewny, który jest bardzo odporny na rozkład. Warstwa węgla zamyka zaś wewnątrz bogatą w węgiel materię organiczną. Ponadto ogień może zwiększyć ilość węgla ściśle powiązanego z minerałami w glebie. Jeśli odpowiednio dobierze się częstotliwość i intensywność pożarów, ekosystem może uwięzić olbrzymie ilości węgla. Chodzi tutaj o zrównoważenie węgla przechodzącego do gleby w postaci martwych roślin i węgla wydostającego się z gleby w procesie rozkładu, erozji i wypłukiwania, wyjaśnia Pellegrini. Gdy pożary są częste i intensywne, a tak się dzieje w przypadku gęstych lasów, wypalane są wszystkie martwe rośliny. Ta martwa materia organiczna rozłożyłaby się i węgiel trafiłby do gleby. Tymczasem w wyniku pożaru zostaje on uwolniony do atmosfery. Ponadto bardzo intensywne pożary mogą destabilizować glebę, oddzielając bogatą w węgiel materię organiczną od minerałów i zabijając bakterie oraz grzyby. Bez obecności ognia martwa materia organiczna jest rozkładana przez mikroorganizmy i uwalniana w postaci dwutlenku węgla lub metanu. Gdy jednak dochodzi do niezbyt częstych i niezbyt intensywnych pożarów, tworzy się węgiel drzewny oraz dochodzi do związania węgla z minerałami w glebie. A węgiel w obu tych postaciach jest znacznie bardziej odporny na rozkład, a tym samym na uwolnienie do atmosfery. Autorzy badań mówią, że odpowiednio zarządzane wypalanie może doprowadzić do zwiększenia ilości węgla uwięzionego w glebie. Gdy rozważamy drogi, jakimi ekosystem przechwytuje węgiel z atmosfery i go więzi, zwykle uważamy pożary za coś niekorzystnego. Mamy jednak nadzieję, że nasze badania pozwolą odpowiednio zarządzać pożarami. Ogień może być czymś dobrym, zarówno z punktu widzenia bioróżnorodności jak i przechowywania węgla, przekonuje Pellegrini. « powrót do artykułu

Historycy sprzeczają się, co przyczyniło się do upadku społeczności Wyspy Wielkanocnej (Rapa Nui). W ostatnim czasie pojawiają się badania wskazujące, że upadek rozpoczął się po przybyciu Europejczyków, wraz z przeniesionymi przez nich chorobami i konfliktami. Jednak niezależnie od tego kiedy i z jakiej przyczyny upadek się rozpoczął, autorzy najnowszych badań twierdza, że i tak był on nieunikniony. Oliver Chadwick, gleboznawca z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, przedstawił wyniki swoich najnowszych badań podczas jesiennego spotkania Amerykańskiej Unii Geologicznej. Wynika z nich, że niewielkie rozmiary wyspy i jej izolacja skazywały tamtejszą populację na porażkę. Już wcześniej wiedziano, że gleba na Wyspie Wielkanocnej jest mniej żyzna niż na Hawajach. Badania Chadwicka ujawniły zaś, że bardzo ważny nawóz, pył niesiony z wiatrem z Azji, nie docierał do Rapa Nui. Polinezyjczycy, którzy zasiedlili Hawaje przed co najmniej 1000 lat, znaleźli tam żyzne gleby i aktywne wulkany. Istniały tam dobre warunki do rozwoju rolnictwa, więc tamtejsze społeczności rozkwitały. Mniej więcej w tym samym czasie inne grupy Polinezyjczyków dotarły do Wyspy Wielkanocnej. Tam sytuacja wyglądała zupełnie inaczej. Gleba była uboga. Chadwick, Ladefoged i ich koledzy stwierdzili, że do przybycia ludzi na Rapa Nui deszcze pozbawiły glebę większości substancji odżywczych. Badania wykazały również, że w glebie na wyspie nie występują też miki, kwarc i rzadkie minerały, których nie zawierają skały wulkaniczne. Gleba na Hawajach zawiera te składniki, gdyż są one niesione z pyłem znad Azji. Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że do Rapa Nui nie dociera pył w wykrywalnych ilościach, mówi Chadwick. Naukowcy zauważyli jednak, że w skalnych ogrodach, tworzonych przez krajowców, gleba jest bardziej żyzna, niż poza nimi. Występowały w nich izotopy fosforu, podobne do tych znajdowanych na Hawajach. Zdaniem naukowców, miejscowa ludność celowo wydobywała skały wulkaniczne, rozbijała je i tworzyła bardziej żyzne obszary uprawne. Spostrzeżenie to zgadza się z innymi badaniami. Niedawno informowaliśmy bowiem, że inna grupa badawcza doszła do wniosku, iż słynne posągi z Wyspy Wielkanocnej mogły służyć właśnie użyźnianiu gleby. Uboga gleba, której nie użyźniał pył z Azji, skazywała więc rolnicze osadnictwo na Rapa Nui na porażkę, ale miejscowa ludność opracowała metodę, która do pewnego stopnia kompensowała brak składników odżywczych w glebie. « powrót do artykułu

Obecny w atmosferze dwutlenek węgla napędza wzrost roślin. Wiele osób żywi przekonanie, że im więcej węgla w atmosferze, tym bujniejszy wzrost roślinności, a im więcej roślinności, tym więcej węgla z atmosfery one wchłaniają. Wyniki badań, które opublikowano właśnie na łamach Nature wskazują, że gdy więcej CO2 w atmosferze powoduje bardziej bujny wzrost roślin ma to... negatywny wpływ na zdolność gleby do przechowywania węgla. Jedno z możliwych wyjaśnień tego fenomenu brzmi: bujniejsza roślinność wykorzystuje więcej składników zawartych w glebie. A to z kolei przyczynia się do zwiększonej aktywności mikroorganizmów, w wyniku której z gleby uwalniany jest dwutlenek węgla, który bez tej dodatkowej aktywności zostałby w niej uwięziony. Wyniki badań przeczą powszechnemu przekonaniu, że im więcej biomasy rośnie, tym więcej jej się rozkłada, a zawarty w niej węgiel zostaje uwięziony w glebie. Autorzy najnowszych badań przeanalizowali dane ze 108 przeprowadzonych wcześniej eksperymentów, podczas których sprawdzano poziom węgla w glebie, tempo wzrostu roślin oraz wpływ wysokiego stężenia CO2 na oba te czynniki. Ze zdumieniem zauważyli istnienie mechanizmu, który przeczy intuicji. Gdy zwiększa się masa roślin, zwykle zmniejsza się ilość węgla w glebie, mówi główny autor badań, Cesar Terrer z Uniwersytetu Stanforda. Okazało się, że jednoczesny wzrost masy roślinnej oraz koncentracja węgla w glebie są bardzo trudne do osiągnięcia, mówi jeden z autorów badań, profesor Rob Jackson. Uczony dodaje, że obecnie stosowane modele klimatyczne nie biorą pod uwagę tego zjawiska, wskutek czego prawdopodobnie przeszacowują one zdolność gleby do przechowywania węgla pobranego z atmosfery. Szacuje się, że rośliny i gleba absorbują obecnie około 30% CO2 emitowanego przez człowieka. Oszacowanie, jak wiele węgla może zostać uwięzione w glebie jest niezwykle ważne, gdyż węgiel ten powinien pozostawać przez długi czas. Gdy roślina ulega rozkładowi, część uwięzionego w niej węgla powraca do atmosfery. Jednak gdy węgiel zostaje uwięziony w glebie, pozostaje tam przez setki lub tysiące lat, wyjaśnia Terrer. Nowa praca bazuje na opracowaniu autorstwa Terrera, Jacksona i innych, którzy w 2019 roku oszacowali, że dwukrotne – w porównaniu z epoką przedprzemysłową – zwiększenie koncentracji atmosferycznego CO2 doprowadzi do zwiększenia biomasy o około 12%, zatem rośliny prawdopodobnie odegrają znacznie mniejszą niż przewidywano rolę w wycofywaniu węgla z atmosfery. Teraz, po sprawdzeniu jednoczesnej zdolności roślin i gleby do pobierania węgla z atmosfery, uczeni doszli do wniosku, że należy zrewidować i ten mechanizm. W glebie uwięzione jest więcej węgla niż w roślinach. Dlatego też musimy się jej lepiej przyjrzeć, gdy zastanawiamy się nad przewidywanymi zmianami szaty roślinnej, stwierdza Jackson. Z badań wynika, że niespodziewanie dużo węgla mogą w przyszłości absorbować użytki zielone, jak łąki czy pastwiska. W scenariuszu, w którym CO2 jest dwukrotnie wyższe niż przed rewolucją przemysłową, zdolność użytków zielonych do przechowywania węgla rośnie o 8%. Tymczasem zdolność lasów pozostaje na tym samym poziomie co obecnie. Stanie się tak pomimo tego, iż biomasa lasów ma w tym czasie wzrosnąć o 23%, a biomasa użytków zielonych o 9%. Dzieje się tak częściowo dlatego, że drzewa wiążą w glebie stosunkowo mało pochłanianego przez siebie węgla. Z punktu widzenia bioróżnorodności sadzenie lasów na obszarach zajętych przez naturalne użytki zielone czy sawanny to błąd. Nasze badania pokazują, że ekosystemy użytków zielonych są bardzo ważne z punktu widzenia pochłaniania węgla, mówi Terrer. « powrót do artykułu

Odkrycie w Amazonii przed kilkunastu laty „ciemnych ziem Indian” sprowokowało cały szereg badań nad amazońskim osadnictwem oraz stopniem rozwoju i zorganizowania tamtejszych społeczeństw przed przybyciem kolonizatorów. Autorzy najnowszych badań, międzynarodowy zespół naukowy z USA, Brazylii i Wielkiej Brytanii, twierdzą na łamach Nature Communications, że te żyzne ziemie nie były dziełem człowieka, a natury. Ludzie je po prostu wykorzystali. Przed kilkunastu laty donosiliśmy o indiańskich „miastach” w amazońskiej dżungli, których istnienie było powiązane przed użyźnioną przez ludzi „ciemną ziemią”. O tym, że to ludzie celowo użyźniali ziemię miały świadczyć znajdowane na miejscu artefakty oraz udomowione lub poddawane udomowieniu rośliny. Amazońskie ciemne ziemie to niezwykle żyzne gleby charakteryzujące się zwiększoną obecnością mikroskopijnych cząstek węgla, które nadają im charakterystycznego zabarwienia. Częsta obecność w tych ziemiach prekolumbijskich artefaktów spowodowała, że są one często klasyfikowane jako antrosole, czyli ziemie o pochodzeniu antropogenicznym. Nie jest jednak jasne, w jaki sposób rdzenni mieszkańcy tych terenów mieliby stworzyć bardzo żyzne obszary w jednym z najmniej żyznych środowisk na Ziemi, czytamy na łamach Nature Communications. Zdaniem autorów najnowszych badań te rzadko rozsiane fragmenty żyznej ziemi powstały w wyniku naturalnych procesów, takich jak powodzie i pożary. Międzynarodowa grupa naukowa, na czele której stał Lucas Silva, profesor z University of Oregon, przeprowadziła datowanie radiowęglowe na 210 hektarach terenu w pobliżu ujść rzek Solimoes i Negro. Z opublikowanego artykułu dowiadujemy się, że poziomu fosforu i wapnia na badanych terenach są o rząd wielkości wyższe niż w otaczającej glebie. Naukowcy połączyli te informacje z badaniem 16 innych pierwiastków, w tym izotopów neodymu i strontu. Na tej podstawie doszli do wniosku, że ziemia została użyźniona w wyniku powodzi, do których dochodziło przed jej zasiedleniem. Przeanalizowaliśmy zawartość węgla i składników odżywczych w lokalnym kontekście antropologicznym, co pozwoliło nam opisać chronologię zarządzania i gęstość zaludnienia potrzebne, by można było obserwować widoczną tutaj żyzność gleby w porównaniu z otaczającym ją krajobrazem, mówi Silva. Większość gleb Amazonii to silnie zerodowane gleby ferralitowe i czerwonoziemy. Są to gleby kwaśne i ubogie w składniki odżywcze. Z kolei wiele artefaktów znaleziono na bogatych w węgiel „ciemnych ziemiach”. Jednak obecne badania wykazały, że gleby te zaczęły tworzyć się około 7600 lat temu. To około 1000 lat wcześniej niż na tych terenach ludzie zaczęli prowadzić osiadły tryb życia. Nasze badania wykazały, że duże społeczności osiadłe musiałyby zarządzać żyznością gleby na tysiące lat przed pojawieniem się w tym regionie rolnictwa. Lub też, co bardziej prawdopodobne, ludzie wykorzystali swoją wiedzę do zidentyfikowania żyznych gleb i osiedlenia się na nich jeszcze przed rozpoczęciem żyznością gleby, dodaje Silva. Zawartość różnych pierwiastków w glebie oraz badania dotyczące intensywności opadów w przeszłości wskazują, że po długim suchym okresie, który miał miejsce od 8000 do 4000 lat temu doszło do zmiany dynamiki rzek spowodowanej zmianą klimatu. Rzeki częściej wylewały, przynosząc ze sobą składniki odżywcze ze swojego górnego biegu. Jednocześnie rzadziej dochodziło do pożarów, a rzeki przenosiły użyźniony dawnymi pożarami materiał i pozostawiały go w miejscu, w którym wylewały. To również wpływało na szatę roślinną i mogło być przyczyną różnej zawartości węgla w glebie w miejscach zalewanych i niezalewanych, stwierdzają badacze. « powrót do artykułu

Powietrze wokół nas staje się coraz bardziej zanieczyszczone. Nic dziwnego, że wielu naukowców głowi się, jak można by je oczyścić. Praca międzynarodowego zespołu pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN przybliża nas do tego celu. Naukowcom udało się stworzyć efektywny i tani adsorbent, zdolny oczyszczać powietrze z różnych toksycznych związków. Najistotniejszy jest, rzecz jasna, stworzony przez nas w laboratorium materiał - mówi prof. Colmenares. Nie tylko adsorbuje z powietrza toksyczne opary, lecz dzięki właściwościom fotokatalitycznym również rozbija je na mniej toksyczne związki. Stworzony przez zespół materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny - wyjaśnia profesor - a do tego przyjazny środowisku. Absolutną innowacją było w tym przypadku zastosowanie ultradźwięków. To one zmusiły dwa składniki – organiczny i nieorganiczny – do współpracy. Tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie. Dodatkowo zastosowanie ultradźwięków znacząco zwiększa aktywną powierzchnię nowego materiału i wprowadza do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza znamiennie rośnie. Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu - opowiada prof. Colmenares. Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Można go także wbudować w tekstylia, tworząc mundury chroniące noszących je żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Sam wychwyt zachodzi równie dobrze przy świetle, jak i po ciemku, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. Dzień bitwy musiałby zatem być słoneczny albo mundur musiałby mieć dodatkowe LED-owe oświetlenie uaktywniające fotokatalizę. Choć badanie przeprowadzono na środkach bojowych, potencjalne zastosowania wynalazku mogą być o wiele szersze i... bardziej pokojowe. Można by, na przykład, szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Na jeden kombinezon wystarczyłyby miligramowe ilości - wyjaśnia profesor - o ile byłyby one równomiernie rozproszone w materiale. Jedyny minus jest taki, że potencjalne tkaniny nośnikowe musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną - dodaje. Naukowcy musieliby też znaleźć sposób na trwalsze zespolenie swojego nanomateriału z nośnikiem, bo ubrania trzeba prać, a wiadomo, że niemal 35% mikroplastiku w środowisku pochodzi z pranych syntetyków. Nie chcemy, żeby nasz wynalazek skończył w rzekach i morzach - mówi prof. Colmenares. Chcemy, żeby był ekologiczny na każdym etapie, nie tylko wtedy, kiedy rozprawia się z toksynami. Na szczęście współautorzy niniejszej pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis i inni członkowie zespołu, już wcześniej wykazali, że dzięki sonifikacji, czyli działaniu ultradźwięków, substancję aktywną można w łatwy sposób trwale łączyć zarówno z bawełną, jak i ze sztucznym włóknem. Przy odpowiedniej modyfikacji technologię opisaną w Chemical Engineering Journal można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale i wody czy gleby. Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości - mówi prof. Colmenares - ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu, oczyszczając wodę np. z fenolu, nie chcielibyśmy „wzbogacić jej” w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi - wyjaśnia naukowiec. W końcu kto z nas w dzieciństwie nie żuł ołówka - dodaje z uśmiechem. Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. Nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II wojny światowej. Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków - opowiada profesor. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne. Największym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby, ale przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów, nawet i to można sobie z łatwością wyobrazić. Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba nam będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze, środowisko. « powrót do artykułu

Żyjące w glebie skąposzczety, np. dżdżownice, to jedne z najważniejszych, a jednocześnie najmniej zauważanych, zwierząt na Ziemi. Spulchniają one i użyźniają glebę, prowadzą recykling składników odżywczych, dzięki nim woda i powietrze mogą sięgać większych głębokości. Bez pierścienic gleba byłaby w znacznie gorszym stanie, a jej produktywność by spadła. Teraz po raz pierwszy w historii stworzono mapę występowania tych zwierząt. W pracach brało udział ponad 140 naukowców, którzy w 6900 miejscach na świecie sprawdzili glebę i skatalogowali w niej setki gatunków. Mamy tutaj pierwszy globalny obraz występowania jednej z najważniejszych grup zwierząt, mówi Stefan Scheu z Uniwersytetu w Gottingen. Uczony, który nie brał udziału w badaniach, mówi, że dzięki tej wiedzy możliwe będzie opracowanie planu ochrony ekosystemu z uwzględnieniem zwierząt żyjących zarówno w gruncie jak i ponad nim. Już w XIX wieku naukowcy skatalogowali wiele zwierząt i roślin żyjących na Ziemi. Jednak nie dotyczyło to organizmów żyjących w glebie. Przez długi czas nie wiedzieliśmy, gdzie i jakie gatunki żyją, mówi ekolog gleby, Noah Fierer z University of Colorado w Boulder. Stworzenie mapy skąposzczetów zamieszkujących glebę do pomysł Helen Philips i jej kolegów z Niemieckiego Centrum Badań nad Bioróżnorodnością w Lipsku. Skontaktowali się oni ze specjalistami w tej dziedzinie i poprosili o przesłanie danych. Odpowiedziało 141 naukowców, którzy dostarczyli danych z ponad 6900 miejsc w 57 krajach. Dostaliśmy trzykrotnie więcej danych niż się spodziewałam, mówi Philips. Do tworzenia mapy wykorzystano modelowanie komputerowe i tutaj naukowców czekało spore zaskoczenie. Okazało się bowiem, że czynnikiem decydującym o tym, jak dobrze radzi sobie populacja skąposzczetów w glebie są temperatury i opady, a nie – jak sądzono – rodzaj gleby. Uczonych zaskoczyło, jak mały wpływ na populację miała gleba, w której zwierzęta żyją. Badania pokazują, że zmiany klimatu będą miały poważne konsekwencje również dla zwierząt żyjących pod ziemią. Zaskakujący był też rozkład gatunków. O ile flora i fauna na powierzchni naszej planety wykazuje największe zróżnicowanie w tropikach, to – przynajmniej w skali lokalnej – życie podziemne wygląda inaczej. Gleby Europy, północno-wschodnich USA, południowego krańca Ameryki Południowej oraz południowe regiony Nowej Zelandii i Australii mają na danym obszarze więcej gatunków podziemnych skąposzczetów niż tropiki. Występuje tam też więcej osobników. Modelowanie wykazało, że na każdy metr kwadratowy gleby w strefach umiarkowanych przypada do 150 takich organizmów, a w tropikach jest to zaledwie 5 sztuk. « powrót do artykułu

Zmiany klimatyczne mogą w wielu miejscach na świecie zmniejszyć zdolność gleby do absorbowania wody, twierdzą naukowcy z Rutgers University. To zaś będzie miało negatywny wpływ na zasoby wód gruntowych, produkcję i bezpieczeństwo żywności, odpływ wód po opadach, bioróżnorodność i ekosystemy. Wskutek zmian klimatu na całym świecie zmieniają się wzorce opadów i inne czynniki środowiskowe, uzyskane przez nas wyniki sugerują, że w wielu miejscach na świecie może dość szybko dojść do znacznej zmiany sposobu interakcji wody z glebą, mówi współautor badań Daniel Giménez. Sądzimy, że należy badać kierunek, wielkość i tempo tych zmian i włączyć je w modele klimatyczne. Uczony dodaje, że obecność wody w glebie jest niezbędna, by ta mogła przechowywać węgiel, jej brak powoduje uwalnianie węgla do atmosfery. W ubiegłym roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa Giméneza, w którym naukowiec wykazał, że regionalne wzrosty opadów mogą prowadzić do mniejszego przesądzania wody, większego jej spływu po powierzchni, erozji oraz większego ryzyka powodzi. Badania wykazały, że przenikanie wody do gleby może zmienić się już w ciągu 1-2 dekad zwiększonych opadów. Jeśli zaś mniej wody będzie wsiąkało w glebę, mniej będzie dostępne dla roślin i zmniejszy się parowanie. Naukowcy z Rutgers University od 25 lat prowadzą badania w Kansas, w ramach których zraszają glebę na prerii. W tym czasie odkryli, że zwiększenie opadów o 35% prowadzi do zmniejszenia tempa wsiąkania wody w glebę o 21–35 procent i jedynie do niewielkiego zwiększenia retencji wody. Największe zmiany zostały przez naukowców powiązane ze zmianami w porach w glebie. Duże pory przechwytują wodę, z której korzystają rośliny i mikroorganizmy, co prowadzi do zwiększonej aktywności biologicznej, poprawia obieg składników odżywczych w glebie i zmniejsza erozję. Gdy jednak dochodzi do zwiększenia opadów, rośliny mają grubsze korzenie, które mogą zatykać pory, a to z kolei powoduje, że gleba słabiej się poszerza i kurczy gdy wody jest więcej lub mniej. W kolejnym etapie badań naukowcy chcą dokładnie opisać mechanizm zaobserwowanych zmian, by móc ekstrapolować wyniki badań z Kansas na inne regiony świata i określić, w jaki sposób zmiany opadów wpłyną na gleby i ekosystemy. « powrót do artykułu

Liczące sobie tysiąclecia tropikalne gleby, które zostały odsłonięte w wyniku wycinki lasu i przeznaczenia terenów na działalność rolniczą mogą być nierozpoznanym dotychczas źródłem dwutlenku węgla. Naukowcy z Florida State University (FSU) prowadzili badania w 19 miejscach we wschodnich regionach Demokratycznej Republiki Kongo i odkryli, że takie pozbawione lasu obszary emitują CO2, który jest znacznie starszy i łatwiej biodegradowalny niż gaz emitowany z gęsto zalesionych obszarów. Ten starszy dwutlenek węgla jest wymywany przez deszcze z głębszych warstw gleby i trafia do wody. Jest chemicznie niestabilny i z czasem zostaje przetworzony przez mikroorgamizmy znajdujące się w wodzie, które uwalniają go do atmosfery. To proces podobny do tego, co wydarzyło się w Basenie Mississippi przed 100 laty i w ostatnich dziesięcioleciach w Amazonii. W Kongo zachodzi obecnie proces zamiany dziewiczych lasów w pola uprawne. Chcemy dowiedzieć się, co to oznacza dla cyklu obiegu węgla, mówi autor badań, profesor Rob Spencer z FSU. Sam wpływ wylesiania na obieg węgla jest dobrze poznany, jednak badania przeprowadzone przez Spencera sugerują, że mamy tutaj do czynienia z nieznanym mechanizmem przedostawania się węgla do rzek. Obecnie trudno jest oszacować wielkość tej emisji, dlatego jest takie ważne, by umieć ją umiejscowić wśród innych źródeł antropogenicznego CO2. Można przypuszczać, że wraz z postępującym wylesianiem i zamianą tych terenów na rolnicze, emisja będzie rosła, stwierdza doktorant Travis Drake. Zespół z FSU przeprowadził bardzo szczegółowe specjalistyczne analizy gleb i CO2, wykorzystując w tym celu najnowocześniejsze techniki spektrometrii mas. Naukowcy odkryli, że ze starszych gleb uwalnia się gaz o większej energii, który ponadto jest bardziej chemicznie zróżnicowany niż gaz uwalniany z terenów zalesionych. Ogólnie rzecz biorąc z terenów zalesionych uwalnia się więcej CO2 niż z obszarów, na których las wycięto. Jednak gaz pochodzący z obszarów pozbawionych lasu jest bardziej biolabilny, co oznacza, że jest łatwiej przyswajalny przez mikroorganizmy. Uczeni uważają, że to właśnie ta biolabilność częściowo wyjaśnia, dlaczego na obszarach z których wycięto las obserwuje się wyższe stężenie CO2. Większa biolabilność to zła informacja. Nie dość, że mówimy tutaj o obszarach, które już zostały zdegradowane poprzez wycinkę lasu, to jeszcze dochodzi tam do szybszej utraty składników odżywczych z gleby, utraty żyzności gleb, a co za tym idzie utraty składników odżywczych, które zasilają strumienie i rzeki. Oznacza to również, że węgiel, który przez tysiące lat był bezpieczne składowany w glebie zostaje teraz uwolniony i wchodzi we współczesny cykl obiegu węgla. Jeśli węgiel ten zostanie przetworzony na dwutlenek węgla i trafi do atmosfery, dodatkowo przyczyni się do efektu cieplarnianego. Oczywiście najlepszym rozwiązaniem zapobiegającym niekorzystnym zjawiskom byłoby zaprzestanie wycinki lasów. Jednak patrząc na całość realistycznie, naukowcy zwracają uwagę, że można wykorzystywać takie techniki uprawy roli, by ograniczyć utratę składników odżywczych. Gdy już dojdzie do zamiany terenu z leśnego na rolniczy można wykorzystać takie techniki jak stosowanie tarasów czy stref buforowych, które pozwolą na zmniejszenie wycieków węgla, wyjaśnia Drake. « powrót do artykułu

W glebie w Fermanagh w Irlandii Północnej (na wyżynie Boho) odkryto nieznany dotąd szczep bakterii, który hamuje wzrost 4 z 6 czołowych wielolekoopornych superbakterii, w tym metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA). Odkrycia dokonał specjalizujący się w etnofarmakologii międzynarodowy zespół naukowców. Nowemu szczepowi nadano nazwę Streptomyces sp. myrophorea. Okolice Fermanagh to alkaliczna łąka. Tutejszej glebie od dawna przypisuje się właściwości lecznicze. Dr Gerry Quinn, były mieszkaniec Boho, od wielu lat był świadom tutejszych tradycji; odrobinę ziemi zawijano w gałganek i wykorzystywano do leczenia bólu zęba, gardła, a także infekcji w obrębie szyi. Autorzy publikacji z pisma Frontiers in Microbiology przypominają, że ok. 1500 lat temu rejony te zamieszkiwali druidzi, a jeszcze wcześniej, w neolicie, ludzie, którzy wyrzeźbili tzw. kamienie z Reyfad. Podczas badań stwierdzono, że Streptomyces sp. myrophorea hamują wzrost: 1) enterokoków (Enterococcus faecium) opornych na wankomycynę (VRE, od ang. Vancomycin-Resistant Enterococcus), 2) MRSA, 3) pałeczek zapalenia płuc (Klebsiella pneumoniae) oraz 4) Acinetobacter baumannii opornych na karbapenemy. Co ważne, Streptomyces sp. myrophorea z izolatu McG1 radziły sobie zarówno z bakteriami Gram-dodatnimi, jak i Gram-ujemnymi (w budowie komórek bakterii G−, w przeciwieństwie do Gram-dodatnich, wyróżnia się zewnętrzną błonę komórkową; zwykle są one bardziej lekooporne). Nie wiadomo, co z Streptomyces sp. myrophorea zapobiega wzrostowi patogenów. Badania, które mają to wyjaśnić, nadal trwają. Nasze wyniki pokazują, że folklor i tradycyjne leki są warte badania pod kątem nowych antybiotyków. Swoje trzy grosze mogą dorzucić różne dziedziny nauki, w tym historia i archeologia. Wydaje się, że rozwiązanie bardzo współczesnego problemu można po części znaleźć właśnie w mądrości przeszłych pokoleń - podkreśla prof. Paul Dyson ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu w Swansea. Odkrycie substancji antydrobnoustrojowych Streptomyces sp. myrophorea pomoże w poszukiwaniu nowych leków na wielolekooporne bakterie [...] - dodaje dr Gerry Quinn. Teraz będziemy się skupiać na oczyszczaniu oraz identyfikacji tych antybiotyków. Streptomyces sp. myrophorea są alkafilami i mogą rosnąć przy pH wynoszącym maksymalnie 10,5 (wytrzymują wyższe pH, ale nie są to dla nich warunki sprzyjające). Tolerują też stosunkowo duży poziom radioaktywności (do 4 kGy). Naukowcy tłumaczą, że ma to prawdopodobnie związek z podłożem, na którym występują: wapieniem i łupkami emitującymi radon. Podczas hodowli w laboratorium bakterie te tworzą łańcuchy licznych (17-20) jasnozielonych-białych przetrwalników o średnicy ok. 0,5-1 mikrometra. « powrót do artykułu

Rozbudowane systemy mikroskopijnych tuneli z kryształów granatu z Tajlandii to wynik działalności endolitycznych mikroorganizmów. Zespół Magnusa Ivarssona z Uniwersytetu Południowej Danii badał budowę i zawartość rozgałęzionych tuneli, wykrytych w kryształach granatu z osadów rzecznych i gleby w Tajlandii. Autorzy artykułu z pisma PLoS ONE chcieli ustalić, czy powstały one w wyniku działania procesów abiotycznych, czy biotycznych (biologicznych). Analizy chemiczne wykazały obecność związków organicznych oraz włókienkowatych struktur, przywodzących na myśl bakterie i grzyby. To silna sugestia, że kiedyś w tunelikach żyły organizmy. Trudno jednak powiedzieć, czy same wydrążyły one tunele (były euendolitami, które aktywnie wnikały do wnętrza i wytwarzały przestrzenie dostosowane do swoich kształtów i rozmiarów), czy raczej kolonizowały istniejące ubytki i pęknięcia. Kształt tuneli nie wyklucza całkowicie pochodzenia abiotycznego, z drugiej jednak strony pewne cechy, np. łączniki między sąsiadującymi tunelami, sugerują, że przynajmniej częściowo zostały one utworzone przez jakieś organizmy. Tunele zostały zauważone, bo znacząco obniżają jakość i wartość granatów jako kamieni szlachetnych. Dzięki temu przeprowadzono badania, które pokazały, że stanowią one nieznany dotąd habitat organizmów endolitycznych. Naukowcy podkreślają, że w ubogich w żelazo osadach, takich jak te, w których znaleziono kryształy, granaty stanowią cenne źródło tego pierwiastka dla organizmów utleniających żelazo. Ivarsson dodaje, że do tego, by zidentyfikować istoty drążące tunele, potrzebne są obserwacje żywych organizmów w warunkach laboratoryjnych. « powrót do artykułu