Znajdź zawartość

Ryby boją się swojego odbicia w lustrze. Gdy samce afrykańskiej pielęgnicy patrzyły na siebie w zwierciadle, aktywność mózgu w rejonach związanych ze strachem wzrastała bardziej niż podczas spotkania z innym osobnikiem znajdującym się za szybą. Biolodzy zauważyli jednak, że w obu przypadkach zwierzęta reagowały tak samo – chcąc odpędzić rywala, wykonywały zastraszające gesty, np. nadymały wargi, by pokazać, jak duże mogą być. Wyglądają, jakby niczego nie rozumiały. Myślę, że ten rodzaj bodźca tak dalece wykracza poza ich zwykłe doświadczenie, że skutkuje czymś w rodzaju emocjonalnej reakcji – przekonuje dr Julie Desjardins z Uniwersytetu Stanforda. Desjardins i Russell Fernald urządzali 20-minutowe spotkania terytorialnych pielęgnic. Akwarium przedzielano na pół przezroczystym przepierzeniem. Samce nigdy się nie spotykały fizycznie, a czasem ściankę zastępowano lustrem. Ryby zawsze próbowały zwalczyć rywala i zachowywały się tak samo, bez względu na to, czy próbowały wszcząć bijatykę z drugą rybą, czy ze sobą. Następnie Amerykanie zbadali próbki krwi pod kątem stężenia testosteronu i innych hormonów związanych z agresją. Przeprowadzono także badanie mózgu ze szczególnym uwzględnieniem ciała migdałowatego, czyli obszaru związanego ze strachem i jego warunkowaniem. U wszystkich zwierząt stwierdzono wysokie stężenie testosteronu, ale tylko u osobników oglądających się w lustrze wystąpiła wzmożona aktywność amygdala. Obserwowane zjawisko sugeruje, że niższe kręgowce umieją dokonywać subtelniejszych różnicowań niż dotąd sądzono, a ich ciała migdałowate, choć znacznie prostsze od ludzkich, mają z nimi nieco wspólnych cech. Desjardins wyjaśnia, na czym polega niecodzienność sytuacji z lustrem. W zwykłych okolicznościach pielęgnice gryzą się nawzajem, ale odpowiedź na każde działanie przychodzi z pewnym opóźnieniem, którego nie było w przypadku zwierciadła. Idealne zestrojenie w czasie powodowało, że ryba nie widziała żadnej zwrotnej reakcji rywala. Biolodzy z Uniwersytetu Stanforda nie spodziewali się ujrzeć innej aktywności mózgu u "lustrzanych" pielęgnic, ponieważ fizyczne zachowania i poziom hormonów były porównywalne.

Ćwiczenia na bieżni przed lustrem wcale nie są przejawem narcyzmu, ponieważ okazuje się, że mogą poprawiać wydajność. Oglądanie swojego odbicia podczas biegu pozwala lepiej skoordynować ruchy kończyn, ustabilizować je i przemieszczać się bardziej płynnie. Daniel Eaves, szef projektu z Teesside University, zaznacza, że opisywana metoda sprawdza się u amatorów, którzy próbują wypracować swój styl i zmniejszyć obciążenie, ale przeglądanie się w trakcie biegu nie jest już dobrym pomysłem w przypadku zawodowców. To, co widzimy, wpływa na koordynację kończyn. Kiedy ludzie idą lub biegną obok siebie, często zaczynają robić to samo w tym samym czasie. Ich krok się spontanicznie synchronizuje. Chcieliśmy sprawdzić, jak oddziałuje to na wydajność, gdy ćwiczy się na bieżni przed lustrem. W eksperymencie wzięli udział sprawni fizycznie młodzi mężczyźni. Średnia wieku wynosiła 22 lata. Wszyscy odbyli trzy 20-minutowe sesje ćwiczeniowe, oddzielone dniem odpoczynku. Podczas biegu widzieli siebie w trzech "wersjach": 1) w zwykłym lustrze, 2) lustrze, gdzie strony lewa i prawa były ze sobą zamienione i 3) w postaci statycznego obrazu. Psycholodzy mierzyli różne parametry, m.in.: zużycie tlenu, tętno, biomechaniczne wzorce biegu i czas reakcji. Nasze rezultaty pokazują, że oglądanie podczas biegu dynamicznego lustrzanego odbicia jest mniej wymagające energetycznie niż oglądanie obrazu statycznego. Obraz odwrócony stanowi większe wyzwanie dla procesów myślowych sportowca.

Obserwując księżyce możemy dowiedzieć się sporo o powierzchni planet, które okrążają. Tak przynajmniej uważa Sally Langford, astrofizyk z University of Melbourne. Lądy i oceany inaczej odbijają światło. Dociera ono do Księżyca, a różnice w odbiciu można obserwować na ciemnych fragmentach powierzchni wschodzącego satelity Ziemi. W arktykule opublikowanym w piśmie Astrobiology Langford opisuje, jak obserwowała na Księżycu refleksy światła odbijanego przez Ziemię. Ich intensywność zmienia się w miarę obracania się naszej planety. Zdaniem Lanford, opracowana przez nią technika przyda się przy obserwacji odległych planet, których powierzchni nie możemy zobaczyć. Możemy jednak badać różnice w intensywności docierającego do nas światła i na tej podstawie stwierdzimy, od czego - lądu czy wody - zostało ono odbite.

Sroki (Pica pica) to pocieszne ptaki, znane ze swojego zamiłowania do błyskotek. Często widuje się je w miastach; w Polsce są objęte częściową ochroną. Potrafią nie tylko wytrwale wpatrywać się w gnat, jako pierwszy gatunek spoza gromady ssaków rozpoznają też swoje odbicie w lustrze. Dołączyły zatem do zacnego grona, reprezentowanego przez ludzi, orangutany, szympansy, a także słonie oraz delfiny (PLoS Biology). Wszystkie wymienione zwierzęta żyją w grupach, a sroki nie są tu wyjątkiem. Poza okresem lęgowym ptaki te spędzają noc w wyjątkowo licznych skupiskach, składających z kilkudziesięciu, a nawet kilkuset osobników. Wg ekspertów, oznacza to, że niektóre ptaki są wysoce uspołecznionymi zwierzętami. Stwierdzenie to odnosi się najprawdopodobniej do całej rodziny krukowatych, nie tylko do dzielnie reprezentujących ją srok. Wcześniej zaobserwowano, że papugi żywo reagują na lustra. Nie rozumieją jednak, że obserwowany ptak to one same. Dr Helmut Prior z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie badał 5 srok: Gerti, Goldie, Harveya, Lilly i Schatzi. Najważniejszy eksperyment polegał na umieszczaniu żółtych i czerwonych naklejek w takim miejscu na ciele ptaka, że można je było zobaczyć wyłącznie w lustrze. Próbując oderwać nalepki pazurami i dziobem, sroki pilnie obserwowały przebieg "akcji" w zwierciadle. W wielu przypadkach udawało im się pozbyć naklejek. Wtedy przestawały się interesować odbiciem. Czarne naklejki, niewidoczne na ciemnych piórach ptaków, nie wywoływały podobnej reakcji. Kiedy nie było lustra, sroki również nie zwracały uwagi na barwne znaczniki. Naukowcy podkreślają, że Pica pica przejmowały się naklejkami w większym stopniu niż szympansy. Działo się tak być może dlatego, że pióra są im potrzebne do przeżycia bardziej niż naszym bliskim krewnym futro. Nie wiadomo, do jakiego stopnia rozwinęła się samoświadomość srok. Na pewno jednak dysponują jej pierwocinami.

Choć stosowanie przez armię laserów bojowych wysokiej mocy jest raczej zagadnieniem teoretycznym, już powstaje materiał umożliwiający ochronę przed taką bronią. Badania prowadzone w ośrodku China Lake Naval Warfare Center mają doprowadzić do powstania tarczy nie tylko dla najdroższych machin bojowych, jakimi są okręty, ale też drobniejszego sprzętu, a nawet żołnierzy. Podstawą nowej technologii obronnej są tzw. metamateriały. Wykonane z nich osłony będą w stanie odbijać promienie lasera dzięki ujemnemu współczynnikowi załamania światła. Rozmiary struktur decydujących o właściwościach "tarczy" mają być na tyle małe, aby zabezpieczenie było skuteczne w wypadku każdego niemal typu lasera. Naukowcy rozważają zastosowanie kompozytu składającego się z trzech warstw o klasycznych właściwościach oraz umieszczonych między nimi metamateriałów. "Przekładaniec" ma niewiele ważyć i być na tyle cienki, by możliwe było jego powszechne użycie. Mimo że wspomniane badania mają zapewnione finansowanie, pomysłodawcy nietypowej tarczy wiedzą, że czeka ich trudne zadanie. Ciekawe, czy zdążą je wykonać, zanim lasery dołączą do standardowego uzbrojenia jednostek wojskowych świata.

<!-- @page { size: 21cm 29.7cm; margin: 2cm } P { margin-bottom: 0.21cm } -->Ogniwa słoneczne mogłyby stać się niezwykle atrakcyjnym źródłem energii, gdyby nie ich stosunkowo mała wydajność. Nie dziwią zatem podejmowane przez naukowców poszukiwania sposobów na udoskonalenie tych elementów – nawet wtedy, gdy inspiracją okazują się... oczy ćmy. Współautorem nowej metody usprawniającej ogniwa jest Peng Jiang z University of Florida. Twierdzi on, że jedną z przyczyn strat energii jest wysoki współczynnik odbicia światła krzemowych płytek – serca współczesnych fotoogniw. Stosowane obecnie warstwy antyodblaskowe nie rozwiązują całkowicie problemu, ponieważ działają jedynie w wąskim zakresie długości fal widzialnego promieniowania. I stąd właśnie pomysł, aby przyjrzeć się owadzim oczom, które dość słabo odbijają światło. Dzięki badaniom mikroskopowym odkryto, że rogówki oczu zawierają regularne wypustki, powodujące niemal całkowite pochłanianie padającego światła. Skopiowanie tej nanostruktury na krzem powinno zatem znacznie podnieść wydajność ogniw. Naukowcom udało się już opracować sposób tworzenia wspomnianych wypustek na powierzchni krzemu. Metoda przypomina standardowy proces produkcji układów scalonych: specjalny preparat rozprowadzany jest na wirującej płytce, podobnie jak lakier światłoczuły podczas fotolitografii. Różnica polega na tym, że roztwór zawiera nanocząsteczki, które samoorganizują się, maskując drobne obszary krzemu. Następnie odsłonięte części płytki są wytrawiane, przez co jej powierzchnia zyskuje strukturę z opisywanymi wypustkami. Opisana metoda jest tania, wydajna i skuteczna – potraktowany nią krzem odbija zaledwie 2% światła, podczas gdy standardowe ogniwa nawet 35%-40%. Jej twórcy już przygotowują się do uruchomienia firmy produkującej wydajniejsze baterie słoneczne.

Skąd bierze się metaliczny połysk skóry ryb? Wg najnowszych izraelskich badań, powstaje dzięki złożonemu systemowi kryształów, który wspomaga proces odbijania światła. W naturze ułatwia to ukrywanie się przed drapieżnikami, gdy zwierzę płynie blisko powierzchni wody (Crystal Growth & Design). Lia Addadi i zespół z Instytutu Nauki Weizmanna w Rehovot podkreślają, że od lat ichtiolodzy wiedzą, że kryształy guaniny odpowiadają za stopień, w jakim ryby potrafią wytworzyć lustrzany poblask. Zagadką pozostawał natomiast ich kształt i mechanizm działania. Aby to zbadać, Izraelczycy wyekstrahowali kryształy ze skóry japońskiego karpia koi i porównali je z kryształami wyhodowanymi w laboratorium. Obejrzano je dokładnie pod mikroskopem elektronowym, zbadano też odbicie promieni rentgenowskich. Okazało się, że kryształy znacznie się od siebie różnią. Te pochodzące od ryb rozwinęły się w nieoczekiwanym dla naukowców kierunku, co sprawiło, że odbijają więcej światła. Strategią ewolucyjną zwierząt było więc uzyskanie jak najwydajniejszych kryształów fotonicznych.