Znajdź zawartość

Obunogi z gatunku Crassicorophium bonellii wytwarzają niewrażliwą na oddziaływania słonej wody, lepką nić, za pomocą której spajają ziarna piasku na norki. Na odnóżach skorupiaka znajdują się ujścia specjalnych gruczołów. Co ciekawe, zwierzę łączy techniki produkcji cementów wąsonogów i jedwabnych nici pająków. Jak tłumaczą autorzy artykułu, który ukazał się w piśmie Naturwissenschaften, włóknisty jedwab stanowi mieszaninę glikozaminoglikanów i białek. Wydzielina 2 typów gruczołów pokonuje przewód, który rozgałęzia się na szereg mniejszych. Wszystkie uchodzą do wspólnej komory o wrzecionowatym kształcie. Wg biologów, komora stanowi przechowalnię oraz rodzaj mieszalni obu rodzajów wydzieliny. Tutaj jedwab jest mechanicznie, a może i chemicznie zmieniany, by stać się włóknisty. Profesor Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego opowiada, że budując sobie schronienie, C. bonellii zlepia nicią piasek, glony, a nawet własne odchody. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że lepka substancja pochodzi z odnóży, ale dopiero teraz zorientowali się, że obunogi wyciągają ją w nić w podobny sposób jak pająki. Poza tym, że nić jest wodoodporna, niewiele wiadomo o jej właściwościach. Vollrath podejrzewa, że może być równie wytrzymała i elastyczna, co nić pajęcza. Ze względu na specyficzne środowisko, w którym jest wykorzystywana, musi jednak także mieć pewne unikatowe cechy. Zrozumienie sekretów tego typu materiałów pozwoliłoby opracować kleje wykorzystywane w wodzie morskiej czy metody zapobiegania porastaniu kadłubów statków.

Młody pingwin cesarski, odnaleziony 20 czerwca na nowozelandzkiej plaży Peka Peka, został przetransportowany do zoo w Wellington i przeszedł do tej pory dwie operacje, a w poniedziałek (27 czerwca) czeka go następne płukanie jelit. Próbując się nawodnić i utrzymać prawidłową temperaturę ciała, ptak jadł bowiem piasek, który wcale nie działał jak śnieg i zablokował jego przewód pokarmowy. Biznesmen Gareth Morgan oświadczył, że przetransportuje zwierzę do ojczyzny, ale dopiero w lutym, ponieważ wtedy rozpoczyna się jego antarktyczna ekspedycja. Tymczasem Happy Feet, który zaczął być ospały, trafił do ogrodu zoologicznego i znajduje się pod doskonałą opieką. Przypomnijmy, że początkowo wydawało się, że pingwin jest w dobrej kondycji.

Piasek kojarzy się z plażą czy budową domu, okazuje się jednak, że ditlenek krzemu, bo tak brzmi jego chemiczna nazwa, przyda się też kosmetologom i farmaceutom. Badacze z Australii Południowej opatentowali bowiem metodę uzyskiwania trwalszych kosmetyków i kremów kontrolujących dostarczanie przez skórę leków na bazie właśnie nanocząstek krzemionki. Obecnie zespół szuka możliwości komercjalizacji swojego wynalazku. By uzyskać emulsje wykorzystywane w wielu produktach kosmetycznych i terapeutycznych, posługujemy się specjalnie zaprojektowanymi nanocząstkami krzemionki – tak małymi, że na przekroju włosa zmieściłoby się ich ok. tysiąca – tłumaczy dr Nasrin Ghouchi-Eskandar z Instytutu Badawczego Iana Warka na Uniwersytecie Australii Południowej. Jej projekt został nagrodzony na organizowanej przez Muzeum w Melbourne imprezie Fresh Science. Z emulsjami stykamy się w życiu codziennym bardzo często, nawet o tym nie wiedząc, np. jedząc sałatkę z winegretem czy pijąc mleko. Najczęściej mamy do czynienia z trójskładnikowymi układami woda-olej-surfaktant (substancja powierzchniowo czynna). Surfaktanty są amfifilowe, co oznacza, że rozpuszczają się w dwóch różnych rozpuszczalnikach. Mają końcówkę hydrofilową (lubiącą wodę) i hydrofobową (nielubiącą wody). Na granicy faz tworzą monowarstwy, a w poszczególnych rozpuszczalnikach sferyczne agregaty (micele) z jednym rodzajem końcówki skierowanym ku środkowi, a drugim na zewnątrz. Pomysł Australijczyków polegał na tym, by zamiast substancji powierzchniowo czynnej zastosować nanocząstki piasku pokrywające krople tłuszczu. Pokrywanie niewielkich kropli krzemionką zwiększa stabilność mieszaniny, a także zmniejsza ryzyko, że zamknięte w środku składniki czynne ulegną degradacji lub zostaną uwolnione wcześniej, niż chcemy, a to dwa największe wyzwania dla naukowców pracujących nad formułami [kosmetyków i leków]. Stosując naszą metodę, stwierdziliśmy, że z klinicznego punktu widzenia, dostarczanie leków można usprawnić, regulując jego uwalnianie za pomocą grubości powłoki. Uwalnianie może być zarówno szybkie, jak i wolne, a to bardzo istotne, zważywszy, że czasem zależy nam na precyzyjnej lokalizacji dawkowania, a w niektórych przypadkach pozbycie się całego ładunku naraz groziłoby akumulacją związku i efektami toksycznymi. Okazało się, że nanocząstki krzemionki oddziałują na komórki skóry w taki sposób, że znacząco zwiększa się dostarczanie leków do określonych warstw skóry – mówi Ghouchi-Eskandar. Dzięki nim nie tylko można uzyskać wyższą koncentrację aktywnych składników, ale i ograniczyć przenikalność do krwioobiegu. Zmniejsza to ekspozycję innych części ciała na działanie kosmetyku, a zatem i jego toksyczność. Co ważne, całość jest także ekonomiczna. Opisane wyżej właściwości ditlenku krzemu sprawiają, że w interesującym nas środku może znajdować się mniej aktywnej substancji niż obecnie, gdyż jest ona skuteczniej dostarczana do celu.

Scynk aptekarski (Scincus scincus), zwany także rybą piaskową, jest zwierzęciem prawdziwie niezwykłym. Choć swoje życie spędza na lądzie, śmiało można o nim powiedzieć, że pływa, tyle że... w piasku. Badacze z Georgia Institute of Technology odkryli interesujące fakty na temat tego niezwykłego sposobu lokomocji. Już wcześniejsze badania nad scynkiem aptekarskim wskazywały, że zwierzę to potrafi nurkować w piasku i poruszać się w nim w sposób przypominający do złudzenia pływanie w naczyniu z cieczą. Dotychczas wydawało się jednak, że ta drobna jaszczurka używa w tym celu swoich odnóży, lecz najnowsze badania wskazują, że podczas swoich eskapad korzysta ona raczej z ruchów tułowia. Kończyny pozostają przy tym podwinięte, by ułatwiać prześlizgiwanie się w sypkim podłożu. Obserwacji dokonano w kontrolowanych warunkach uczelnianego laboratorium. Badacze przygotowali naczynie wypełnione drobnymi szklanymi kulkami, a następnie umieścili je pod aparatem rentgenowskim. Wybór podłoża, w którym poruszało się zwierzę, nie był przypadkowy. Uznano bowiem, że dobierając rozmiar kulek oraz stopień ich ubicia będzie można z łatwością zmieniać warunki eksperymentu. Jak wykazali autorzy studium, scynki zaraz po zanurkowaniu układają kończyny wzdłuż ciała. To ważne odkrycie, bowiem wcześniej uważano, że odnóża są zwierzętom potrzebne do "pływania". Okazało się jednak, że poruszanie się tych jaszczurek przypomina raczej lokomocję węży, tzn. opiera się na regularnym wykonywaniu ruchów tułowiem na boki. Co ciekawe, szybkość przemieszczania się w podłożu nie zależała od stopnia jego ubicia (oczywiście, dotyczy to tylko zagęszczenia odpowiadającego warunkom występującym w piaskach pustyni). Zwierzę mogło za to skutecznie kontrolować własną prędkość dzięki zmianie częstotliwości ruchów własnego tułowia. Zdaniem autorów studium, jego wyniki, oprócz znaczenia czysto poznawczego, mogą być istotne dla konstruktorów maszyn. Dokładne zrozumienie zasad rządzących poruszaniem się w cieczach oraz podłożach sypkich pozwoli według nich na opracowanie robotów zdolnych do poruszania się w trudnym terenie. Nie od dziś wiadomo przecież, że inspiracją dla wielu inżynierów jest właśnie podglądanie natury.

Mieszkańcy wielu rejonów Afryki i Bliskiego Wschodu borykają się z niedoborem wody. Z problemem można sobie radzić na wiele sposobów, np. kopiąc studnie, odsalając wodę morską lub opracowując hydrofobowy piasek. Naukowcy z DIME Hydrophobic Materials, firmy ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich, oraz Niemiec Helmut F. Schulze zaproponowali, by 10-centymetrową warstwę wodoodpornego piasku umieszczać pod wierzchnią warstwą gleby. Zmodyfikowany piasek działa jak wielka folia, która nie dopuszcza, by woda wsiąkała zbyt głęboko, znajdując się poza zasięgiem korzeni roślin. Normalnie H2O przecieka tak szybko, że rolnicy muszą podlewać swoje pola co najmniej 5-6 razy dziennie. Z hydrofobowym piaskiem wystarczy podlewanie raz na dobę, a oszczędności wody sięgają 75%. Arabowie nie podają, z czego składa się wynaleziona przez nich nanopowłoczka. Zabezpieczony prawem patentowym sekretny składnik nazywają zaś SP-HFS 1609. Wcześniej w handlu pojawiały się już rozmaite wersje hydrofobowego piasku, ale wykorzystywano w nich głównie wodoodporne krzemionki. Inne było też ich zastosowanie, za ich pomocą usuwano bowiem np. plamy z ropy naftowej. Wynalazek DIME uzyskał certyfikat bezpieczeństwa ekologicznego niemieckiej Federalnej Agencji Ochrony Środowiska. Pokrycie jednego ziarenka piasku SP-HFS 1609 to kwestia 30-45 s, a dziennie można w ten sposób przetworzyć do 3 tys. ton piachu.

Zamki z piasku: banalne, wznoszone przez dzieci konstrukcje, utrzymujące kształt dzięki równie banalnemu dodawaniu wody do budulca. Okazuje się jednak, że potrzebne były poważne badania naukowe, aby w pełni wyjaśnić, dlaczego zamki stoją, mimo dość swobodnie dobieranych proporcji wody i piasku. Zadania tego podjęli się badacze z Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization w Getyndze. Za pomocą promieniowania rentgenowskiego powstającego w synchrotronie oraz aparatury mikroskopowej wykonali oni serię zdjęć, dzięki którym odtworzyli trójwymiarową strukturę piasku o różnych stopniach nasycenia wodą. Okazało się, że ziarna piasku są sklejane za pomocą "mostów" wodnych o kształcie przypominającym trąbki połączone cieńszymi końcami. Dodanie większej ilości wody nie wpływa znacząco na właściwości takiego materiału, ponieważ zmienia się w nim jedynie kształt połączenia, a ten w stosunkowo niewielkim stopniu jest związany z działającymi siłami. Dopiero po nasyceniu mieszaniny cieczą mosty ulegają połączeniu, a piasek z mokrego staje się półpłynny. Wbrew pozorom, badania te nie zostały podjęte jedynie dla zabicia czasu. Dzięki nim naukowcy będą w stanie dokładniej kontrolować mieszanie granulatów z płynami, możliwe stanie się również przewidywanie tak niebezpiecznych zjawisk, jak obsunięcia ziemi.

Nikt by nie pomyślał, że piasek może być dobrem deficytowym. Okazuje się, że są jednak plaże, na których go brakuje, gdyż jest stopniowo przenoszony przez wiatr i fale w głąb morza lub oceanu. Odzyskanie szerokiej, piaszczystej plaży wymaga więc wiele wysiłku. Piasek musi być ponownie wykopany i wypompowany na powierzchnię co, jak można się domyślić, kosztuje fortunę. Najlepszym przykładem jest Broward County na Florydzie, gdzie od 1970 roku wypompowano tyle piachu, że można by nim dwunastokrotnie wypełnić Empire State Building. Tylko w roku 2005 wykopano tam z dna morskiego 2,6 miliona ton piasku, co wiązało się z wydatkiem rzędu 45 milionów dolarów. Należało zatem opracować sposób, który z jednej strony umożliwi obniżenie kosztów odnawiania plaż, a z drugiej - będzie miał pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Pomysłowi specjaliści od recyklingu doszli do wniosku, że skoro do produkcji szkła używany jest piasek, to może należałoby odwrócić ten proces i zacząć pozyskiwać piasek ze szkła. Udało się to osiągnąć przez mielenie szkła na maleńkie drobiny. Zmielone szkło szlifowane jest w regularne kształty, co zapobiega powstawaniu odłamków o ostrych, niebezpiecznych krawędziach, a następnie jest ono mieszane z naturalnym piaskiem. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest powstawanie pięknych, mieniących się w słońcu plaż, gdyż drobiny szkła są bardziej przezroczyste od drobin piasku i lepiej odbijają promienie słoneczne. Nie mniej istotne było również to, jak nowy wynalazek przyjmie sama przyroda. Na Florydzie przeprowadzono już testy, sprawdzające zachowanie szklanej plaży pod wpływem wilgoci i upału oraz jej oddziaływanie na faunę i florę. Okazuje się, że rośliny i zwierzęta bez problemów rozwijają się i funkcjonują na szklanym piasku. Przyszła zatem pora na wypróbowanie szklanej plaży przez plażowiczów. Jak zwykle, oprócz entuzjastów pojawili się i sceptycy. Niektórzy obawiają się skaleczeń spowodowanych przez zagubione, nieoszlifowane kawałki szkła. Inni uważają, że nowy wynalazek stanie się z czasem kłopotliwy i pociągnie za sobą dodatkowe koszty. Tak jak to było w przypadku sztucznej rafy koralowej utworzonej z 700 000 opon, przytwierdzonych do dna morskiego. Jednakże po pewnym czasie część opon odczepiła się i zniszczyła naturalne rafy, których odzyskanie pochłonęło wówczas miliony dolarów.

Naukowcy z Rutgers University przeprowadzili doświadczenie, które może pomóc wyjaśnić, jak doszło do rozstąpienia się wód Morza Czerwonego przed grupą ludzi prowadzonych przez Mojżesza. Okazuje się, że interwencja z zewnątrz wcale nie była konieczna... Zespół Troya Shinbrota wykorzystał w eksperymencie dwa rodzaje piasku. Były identyczne pod względem chemicznym i mechanicznym. Różniły się tylko tym, że jeden z nich zabarwiono na czerwono, a drugi na niebiesko. Wymieszano je w specjalnym urządzeniu, a następnie wysypano do znajdującej się poniżej zlewki. Już w czasie spadania dochodziło do spontanicznego rozdzielenia różnokolorowych ziarenek. Jedyne wyjaśnienie to oddziaływania elektrostatyczne. Podczas mieszania zmieniał się ładunek poszczególnych cząsteczek. W wyniku zderzania się niebieskie ziarnka traciły elektrony, a ich ładunek z obojętnego zmieniał się na dodatni. To nie jedyna obserwacja, która zaskoczyła naukowców. Niebieskie drobiny piasku lądowały w pobliżu również dodatnio naładowanego urządzenia: akceleratora elektrostatycznego Van de Graafa, a ładunki jednoimienne powinny się przecież odpychać. Gdy piasek "miksowano" w mieszalniku, co pewien czas widać było wyskakujące w górę na wysokość dwóch metrów ziarenka piasku. Działo się tak w wyniku odpychania ładunków jednoimiennych.